• 전산구조공학
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• 제10권2호
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• pp.5-12
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• 1997

최근 지진에서 발생한 건물의 손상을 살펴보면, 지진하중을 받는 건물의 3차원 거동에 의해서만 설명할 수 있는 경우가 많이 있다. 특히, 비대칭의 평면을 가지는 건물에서 발생하는 비틀림 거동은 2차원 모델로는 파악하기가 어렵기 때문에 구조물과 개별 부재의 3차원 거동을 보다 정확히 이해함으로써 구조물의 내진능력을 더 정확히 평가할 수 있다. 이를 위해서는 3차원 모델에 의한 비탄성 동적해석이 필요하게 된다. 현재, 전산기의 발달과 더불어 많은 자유도를 요구하는 3차원 구조물의 비탄성해석이 가능해지고, 구조부재의 비탄성거동에 관한 많은 실험으로 다양한 구조부재의 모델이 개발되어 지진에 대한 건물의 설계시 개인용 컴퓨터를 사용하여 이러한 3차원 비탄성 동적해석의 반영이 가능하게 되었다. 실제로 지진이 많이 발생하는 국가에서는 비탄성해석에 대해 많은 연구들이 진행되고 있으며, 일부 국가에서는 건물의 내진설계시 강진에 대한 비탄성해석을 요구하고 있다. 이 글에서는 삼성건설 기술연구소에서 도곡동 102고층 건물의 해석에 사용하였던 3차원 비탄성 동적해석 프로그램인 CANNY-E에 대하여 그 구성과 특징을 소개하고자 한다.

• 전산구조공학
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• 제11권1호
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• pp.46-57
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• 1998

노스리지 지진하의 모멘트 저항 강 뼈대 구조물에 대한 사례연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 탄성과 비탄성 동적해석 방법의 신뢰도가 구조물의 동적거동의 모형화에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었고 구조물의 동적거동의 모형화를 위한 보다 개선된 지침과 기준의 필요성이 부각되었다. 2) 비탄성 횡방향 정적해석은 6층높이의 건물까지는 비탄성동적해석과 유사한 결과를 보였으나 10층 이상의 건물에서는 고차 모드 효과를 고려하지 못하여 상당히 상이한 결과를 나타냈다. 3) 응답스펙트럼 해석은 노스리지 지진하에서 탄성 시간이력 해석에 비하여 100%까지 상이한 결과를 보였다. 특정지진에 대한 구조물거동의 상세조사시 응답 스펙트럼 해석 대신 시간이력해석을 수행하는 것이 바람직하다. 4) 탄성 부재력의 저항능력 비와 소성 회전각 등의 거동지수 등은 현존하는 건물의 연결부 손상을 검사하기 위한 지침을 마련하는데 도움을 줄 수 있지만 특정 연결부를 검사에서 배제시키는 유일한 근거로 사용되어서는 안될 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.11-19
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• 2005

건축 구조물의 내진 설계는 탄성 정적 방법에 기초하고 있으나, 강진시 구조물의 실제 거동은 비탄성 동적이기 때문에 설계 규준의 적합성을 판단하기 위해서는 비탄성 동적 해석이 요구된다. 본 논문에서는 철근 콘크리트 특수 모멘트 저항 골조 건물을 선택하여 IBC 2003에 따라 설계한 후, 선택된 부재들의 최대 소성 회전, 소산 에너지를 구하여, 건물의 비탄성 거동이 규준에서 의도한 거동을 보이는 지를 검토함과 동시에 층간변위률 요구값을 구하여 설계 한도를 만족하는 지를 조사하였다. 더불어 비횡력 저항 시스템인 내부 모멘트 저항 골조의 해석시 포함 여부의 영향도 함께 조사하였다. 해석 결과 IBC 2003에 의해 설계된 건물은 규준이 의도한 비탄성 거동을 보여주었으며 층간변위률 또한 설계한도를 만족하였다. 그리고, 내부 모멘트 저항 골조는 지진 해석 결과에 중요한 영향을 미치므로 해석 모델에 반드시 포함되어야 함을 알수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.33-39
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• 2010

본 연구는 Modal Pushover Analysis(MPA)를 기반으로 비탄성 변위비(inelastic displacement ratio, $C_R$)와 붕괴 강도비(collapse strength ratio, $R_C$)를 이용한 간략한 Incremental Dynamic Analysis (IDA) 해석법을 제안해 냈다. 이 해석법은 선형 또는 비선형 동적해석 수행 없이 다자유도 시스템의 응답을 계산하기 때문에 간단하게 IDA곡선을 얻을 수 있다. 제안한 방법의 정확성은 6층, 9층, 20층의 철골 모멘트 골조를 대상으로 44개의 지진데이터를 사용하였으며 본 연구에서 제안하는 MPA를 이용한 $C_R-R_C$ IDA 해석결과와 비선형 동적해석 (Nonlinear Response History Analysis)을 통한 IDA 응답값, 그리고 각 주요모드의 비선형 동적해석을 통한 MPA-IDA 응답 값을 비교하여 타당성을 확인하였다. MPA를 이용한 $C_R-R_C$ IDA 해석법은 반복된 비선형 동적해석 과정이 없기 때문에 계산시 소요시간이 가장 작았으며 비교적 정확한 결과를 나타냈다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.249-258
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• 2003

강진을 고려한 지진설계 규준은 약진지역에서는 불필요한 경제적 손실을 가져올 수 있고, 지반-구조물 상호작용을 고려한 성능기준 설계가 합리적인 지진설계를 위해서 중요하다는 것이 인식되었다. 이 연구에서는 연약지반 위에 놓인 단자유도계의 탄성, 비탄성 지진응답 해석을 지반의 비선형성을 고려하여 최대지진가속도를 0.07g와 0.11g로 조정한 11개 중, 약진에 대해 수행하였다. 지진 응답해석은 지반-구조물체계에 대해 유사 3차원 동적해석 프로그램으로 암반에 지진기록을 입력하여 한 단계에 일괄적으로 수행하였다. 연구 결과에 의하면 고정지반이나 선형지반을 가정한 지진응답 스펙트럼은 구조물-지반체계의 실제적인 거동을 보여주지 못하는 것으로 나타났으며, 합리적인 지진설계를 위해서는 지진규준에 정해진 일상적인 설계절차에 따라서 수행하는 것보다 다른 성질을 가진 여러 지반에 대해서 성능기준 지진설계를 수행하는 것이 필요하다. 약진을 받는 연약지반의 비선형성도 입력지진동을 증폭시켜 탄성, 비탄성 지진응답 스펙트럼에 심하게 영향을 미쳤으며, 그 현상은 특히 탄성 응답스펙트럼에서 두드러졌다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.165-173
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• 2010

본 논문에서는 비동질 탄성무한공간에 대한 비례경계유한요소법의 동적강도행렬을 해석적으로 유도하였다. 해석영역의 비동질성은 비동질파라메터를 지수로 하는 멱함수로 고려하였다. 동적강도행렬은 진동수영역에서 다항식으로 점근전개한 후, 방사조건을 만족시키도록 하여 각 다항식의 계수를 구하는 과정을 통하여 유도되었다. 얻어진 동적강도행렬의 타당성을 검증하기 위해 정확해가 알려져 있는 대표적인 문제에 대하여 비동질파라메터의 값을 변화시키면서 수치해석을 수행하였다. 그 결과 유도된 동적강도행렬이 비동질공간에 대한 특성을 적절하게 반영하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.295-306
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• 2010

암석과는 달리 절리암반은 변형률 의존적 변형특성(탄성계수 및 감쇠비)을 나타낸다. 탄성파를 이용한 현장실험을 통해 미소변형률 수준에서 암반의 최대탄성계수를 얻을 수 있으며 이를 내진 설계에 반영하고 있으나, 미소 변형률 이상의 중변형률($10^{-4}{\sim}0.5%$) 영역의 동적거동에 대한 실험적인 규명과 이에 대한 수치적 적용은 전무한 실정이다. 본 연구에서는 변형률 의존적 전단탄성계수 및 감쇠비의 비선형 거동 특성을 반영하여 동적해석을 수행할 수 있는 FLAC3D 해석 모듈을 개발하였다. 리커 웨이브의 파동 변화를 분석하여 개발된 모듈에 대한 검증을 수행하였다. 절리 암반의 탄성파 전파특성과 동적 거동특성을 모사할 수 있는 절리암반 공진주 시험장비를 통하여 현장에서 채취한 절리암반의 변형률 의존적 전단탄성 계수의 감쇠 특성과 감쇠비의 증폭 특성을 획득하였다. 개발된 비선형 해석 모듈에 실험으로부터 획득된 거동 특성을 반영하여 수직구와 사갱의 접속부에 대한 내진 안정성 평가를 수행하였다. 내진해석 결과, 비선형 해석이 선형 해석보다 더 큰 연직변위와 수평변위 결과를 나타냈다. 라이닝의 휨압축응력은 수직구과 사갱의 접속부에서 집중되는 것으로 나타났으며 비선형해석의 경우 라이닝에 더 큰 휨압축응력이 발생되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 변형률 의존적 절리암반의 비선형 거동특성을 보다 깊이 있게 이해하고 해석 및 설계시 고려할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.185-192
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• 2023

본 연구에서는 KBC2022의 풍직각방향 변동풍하중 스펙트럼을 이용하여 풍직각방향 풍하중을 생성하고 생성된 풍직각방향 풍하중이 작용하는 구조물의 비탄성 동적거동을 해석하는 프로그램을 개발하고자 한다. 풍응답은 일차 모드가 탁월하고 소성화에 의한 진동의 변화는 작고, 풍방향 진동과 풍직각방향 진동은 독립적이며, 비틀림 진동의 영향은 작다고 가정한다. 적용 구조물을 수평방향의 단자유도 모델로 가정하고, 구조물의 질량을 집중질량으로 치환하여 상부에 작용시킨다. 비탄성 해석을 위한 이력모델은 이선형 모델을 적용한다. 강성비(𝛼)와 항복점비(𝛽)를 변수로 비탄성 동적응답을 분석한 결과 강성비가 일정한 경우에 항복점비가 증가할수록 최대변위비는 감소하다가 최소값을 나타내고 증가하는 것으로 나타났다. 강성비가 0.5이상인 경우 최대변위비가 1이하가 되는 항복점비가 존재하며, 이는 비탄성 내풍설계시 비탄성 거동을 허용하더라도 탄성설계된 건물보다 최대 변형이 감소함을 나타낸다.

• Composites Research
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• 제20권1호
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• pp.8-14
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• 2007

플랩을 갖는 복합재 평판날개에 대해서 유격 비선형성과 구동장치의 동적 강성을 고려하여 비선형 공탄성 해석을 수행하였다. DHM 방법을 사용하여 아음속 비정상 공기력을 계산하였으며 유격은 기술함수를 적용하여 이선형 스프링으로 가정하였다. 동적 강성을 기어시스템의 지배방정식으로부터 계산하고, 적층각과 재질에 따른 공탄성 특성을 살펴보았다. 선형 및 비선형 공탄성 해석 결과들은 플러터 특성이 유격과 동강성에 따라 크게 달라지는 것을 보여주었다. 다양한 형태의 제한주기거동이 선형플러터 속도 이전과 이후에서 관찰되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.353-362
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• 2020

우리나라는 비교적 지진에 대해 안전한 지역으로 인식되고 있었다. 그러나 최근 경주와 포항에서 발생한 지진으로 인한 시설물에 상당한 피해가 발생함에 따라 이미 건축된 구조물의 유지, 보수에 관한 관심이 높아지고 있다. 따라서 기존 구조물에 적용 가능한 제진기술에 대한 관심 또한 높아지고 있다. 그러나 제진기술은 강한 지반 운동으로 인한 장치의 손상으로 인하여 성능 저하의 문제점이 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위해, 가새 부재에 응력을 제거함으로써 자동복원이 가능한 초탄성 형상기억합금을 적용하는 연구가 이뤄지고 있다. 따라서 본 연구에서는 초탄성 형상기억합금을 적용한 비좌굴 가새 부재를 활용하여 자동복원 프레임 구조물을 구성하고 비선형 동적 해석을 통하여 초탄성 형상기억합금의 재료적 우수성과 구조물의 내진성능을 평가 및 검증하였다.