동적 하중을 받는 암반의 역학적 거동은, 같은 크기의 최대 하중이라도 정적으로 가해지는 경우와는 다른 특성을 보인다. 동적 하중 하에서의 거동 특성을 규명하기 위한 실험적 접근 방법은 동적 하중의 제어와 계측 및 해석에 있어서 정적 조건에서의 실험 방법보다 더 많은 어려움이 있다. 수치해석적 방법은 물리적 실험이 아니라 수치해석적으로 실험을 실시함으로써 물리적 제약을 덜 받으므로 설계 단계에서 매우 유력한 해석 도구가 될 수 있다. 그러나 수치해석방법은 해석방법의 알고리즘이 적정하더라도, 입력 자료와 경계조건의 설정에 따라 계산 결과가 많이 달라질 수 있으므로 해석 시 세심한 주의가 필요하다. 본 논문에서는 동적 하중을 받는 암반 구조물의 거동을 수치해석적으로 검토할 때, 경계 조건, 동적 하중과 계산 시간 간격, 동적 하중 특성이 계산 결과에 미치는 영향을 검토하여, 동적 해석 시 경계조건과 계산 시간 간격의 설정 지침을 제공하고자 하였다.
본 논문에서는 지진 등으로 인해 발생하는 절대 지각변위 추정에 GPS 상시관측망의 동적기선해석 기법의 적용 가능성을 실험을 통해 정확도와 정밀도 측면에서 분석하였다. 국내 관측소의 절대좌표 추정을 위해 국외 관측소가 데이터처리에 포함 할 필요가 있어 실험 네트워크는 관측점 사이 거리가 수 백 ∼ 약 1,000km에 달하는 중기선으로 구성하였다. 따라서 대상 관측점의 동적 거동특성을 매개변수 추정단계에 반영하는 일련의 절차를 적용하여 GPS 동적 중기선해석 실험을 수행하였다. 이를 통하여 GPS 동적 중기선해석을 통해 센티미터 수준의 정확도와 그 이상의 정밀도로 GPS 상시관측소의 절대좌표를 동적모드로 추정할 수 있음을 확인하였다. 또한 본 논문은 위성궤도력, 관측데이터양 그리고 동적좌표 추정의 초기좌표 구속범위와 같은 기선해석 조건들이 동적좌표 추정 정확도와 정밀도에 미치는 영향을 분석하고 그 결과를 요약하고 있다.
지진과 같은 동적 반복하중을 받는 강구조물의 이력거동을 구현하기 위해서는 사용된 강재의 정 동적 상태에서의 응력-변형률 관계 및 특성을 고려한 동적반복소성모델이 필요하다. 본 연구에서는 SM490강재의 정 동적 단조 및 반복하중 실험을 수행하여 역학적 특성 및 응력-변형률 관계를 명확히 하였다. 그리고 실험결과에 기초하여 SM490강재의 동적반복소성모델을 제안하였으며 이를 유한변위이론에 기초한 3차원 탄소성 유한요소해석에 적용하였다. 실험시편을 모델링하여 정 동적 단조, 반복 및 변형률속도변화에 따른 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였으며 이를 실험결과와 비교하였다. 비교를 통하여 본 연구에서 개발한 해석기법이 강부재의 정 동적 변형상태를 정도있게 예측할 수 있음을 검증하였다.
선형점탄성에서 완화시간분포를 알면 완화탄성율, 동적 점탄성율 등 다양한 정보를 알 수 있기 때문에 중요한 정보이지만 실험으로 직접 측정되는 물리량이 아니며 완화탄성율이나 동적 점탄성율의 실험 결과로부터 얻는 것도 많은 수학적인 어려움이 있다. 최근에 Regularization을 이용한 방법으로 연속함수로써 완화시간분포를 계산하는 방법들이 개발되어진 바 있다. 동적점탄성율 실험결과로부터 완화시간분포를 연속함수로써 계산할 수 있는 간단한 수치해법을 연구하였다. (중략)
Mononobe-Okabe에 의해서 옹벽에 대한 동적 토압계산법이 개발된 이래 본론두중 옹벽의 과동에 의한 변위에 대해서는 많은 연구가 이루어졌으나 Mononobe-Okabe식이 원래 옹벽 자체의 관성을 고려치 아니하였고 또 동적 하중의 작용점을 제시하지 않으므로서 전도모멘트를 계산할 수 없게 하므로서 옹벽의 전도에 의한 변위에 대해서는 연구가 되지 아니하였다. 본 연구의 목적은 해석적 방법과 모형실험을 통해서 지진 및 폭파 등의 동적 하중에 의한 옹벽의 전도에 의한 변위를 고찰하고자 하는 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 활동에 대한 항복가속도가 있는 것과 마찬가지로 전도에 대한 항복가속도가 있다. 이 항복가속도는 옹벽의 안전율이 증가함에 따라 증가한다. 2. 이론치와 실험치는 경향으로 보아 일치한다. 실험치가 이론치보다 작은 것은 모형실험에서 옹벽측면과 컨테이너 사이의 마찰에 기인한 것으로 보아지며 마찰을 줄임으로써 이론치에 더 접근시킬 수 있을 것이다. 3. 옹벽의 회전각도의 크기는 지반가속도가 클수록, 옹벽저면이 작을수록 그리고 흙의 내부마찰각이 작을수록 크게 증가한다. 4. 실용적인 규격의 옹벽의 변위는 활동에 의한 것보다 전도에 의한 것이 훨씬 크며 전체 변위의 대부분을 차지한다. 5. 옹벽 상단의 횡적 변위는 옹벽 설계를 결정짓는 중요한 요소가 될 수 있다.
정적하중은 동적하중에 비해 재하속도가 느리므로 보다 합리적인 내진설계 규준제정을 위해서는 정적 실험과 별도로 동적실험이 필요하다. 그러나 구조물의 실물크기로 동적실험을 수행하기에는 여러 가지 기계적, 경제적인 제약이 있으므로 그 크기를 축소시킨 모형실험이 일반적으로 수행되고 있다. 이 연구에서는 11개의 철근 콘크리트 보-기둥 접합부 실험체에 대해 이미 잘 알려진 상사법칙을 적용하여 길이 축척비 1 : 2 : 4로 제작하여, 재하진동수를 0.0025Hz~2.0Hz로 각각 서로 다르게 작용시켜 철근콘크리트 부재의 동적 모형실험에 대한 신뢰성을 검토하였다. 실험결과, 상사법칙에 의해 설계된 모형실험체는 원형크기 실험체의 동적거동 예측에 유용하게 사용 될 수 있음이 확인되었다.
본 연구에서는 차량-교량간의 상호작용 효과가 교량의 동적거동에 미치는 영향을 분석하기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 차량-교량 간 상호작용이 가능하도록 윤하중 실험 장치를 개발하여 단순교량 형식의 교량을 대상으로 이동 질량 실험을 수행하였다. 이동질량 이론을 이용한 해석 결과와 이동질량 실험의 결과를 상호분석하여 각각의 합리성을 검증하였다. 수행된 실험의 결과를 분석하여 개발된 윤하중 시험기는 차량-교량 간 상호작용에 의한 교량의 동적 거동을 재현할 수 있음을 알았다. 아울러 이동질량 실험의 결과를 분석하여 차량-교량 간 상호작용이 교량의 동적거동에 미치는 영향을 분석할 수 있었다.
본 연구의 목적은 레크리에이션 운동프로그램이 여성노인의 인지기능, 우울, 동적 평형성 및 하지근력에 미치는 영향을 살펴보는 것이다. 연구대상은 경로당을 이용하는 65세 이상 여성노인으로 모집 시기에 따라 운동군(14명)과 통제군(13명)으로 분류하였다. 본 연구는 두 집단의 사전과 사후 효과를 비교한 비동등 대조군 전후 유사실험설계이다. 운동군에게만 8주간 레크리에이션 운동프로그램을 시행하고, 두 집단 모두에게 실험 전과 후에 측정을 실시하였다. 인지기능은 K-WAIS의 하부 항목인 모양맞추기와 바꿔쓰기로 측정하고, 우울은 한국판 단축형 노인우울 설문지로 측정하였다. 동적 평형성은 244cm 일어나 왕복걷기로 측정하고 하지근력은 의자에서 앉았다 일어서기로 측정하였다. 수집된 자료의 각 집단 내 전과 후의 차이는 Wilcoxon singed rank test로 분석하였고, 실험 후 두 집단 사이의 각 변수의 차이는 Mann-Whitney U test로 분석하였다. 그 결과 운동군에서는 전보다 8주 후에 모양 맞추기로 측정한 인지기능과 동적 평형성이 유의하게 향상되었고, 통제군에서는 8주 후 동적 평형성이 유의하게 감소하였다. 실험 후 통제군보다 운동군의 동적 평형성이 유의하게 컸다. 따라서 레크리에이션 운동프로그램이 여성노인의 인지기능과 동적 평형성에 긍정적인 효과가 있다고 평가될 수 있다.
현재, 국내의 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법과 지반 증폭계수는 깊은 기반암 조건의 미국 서부 해안지역 지반에 적합하도록 제시되어 있으므로 기반암이 약 30m 미만인 우리나라와는 다른 동적 거동을 나타낸다. 선행연구에 의하면, 말뚝 기초에 대한 원심모형 실험결과와 동적 지진 해석결과는 우리나라에서 사용하고 있는 설계스펙트럼의 가속도 값보다 주기 1.5초 부근에서는 낮게 나타나고 있다. 따라서, 본 논문에서는 원심모형 실험결과에서 얻어진 설계스펙트럼 가속도를 사용하여 구조해석을 수행하고 기존의 설계기준과 대비하여 철근 및 콘크리트의 물량 등을 상호 비교하여 아파트 골조공사의 경제성을 비교, 검토하였다. KBC-2009 기준의 Sc 지반과 SD 지반을 사용하여 구조해석 및 내진설계를 수행하고, SD에 해당하는 지반의 동적 지진 실험결과의 스펙트럼가속도(SDS)를 사용하여 구조해석 및 내진설계를 수행하여 상호 비교 고찰한 결과, 지반의 종류 SD 지반에 해당하는 연약지반의 경우라도 동적 실험 및 해석을 수행하여 지반의 스펙트럼 가속도를 산정하여 구조해석에 적용할 경우 Sc 지반과 유사한 정도의 철근 물량 값을 얻을 수 있었고, 이것은 당초 연약지반으로 고려되던 SD 지반으로 설계하는 경우에 비하여 17~23% 정도의 물량을 절감할 수 있는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 게비온-식생토낭 옹벽에 대한 동적 특성을 평가하기 위해서 실대형 진동대 실험 시 토조 내부에 포설되는 흙과 식생토낭, 연결재, 게비온 등의 전단특성을 규명하고, 이 결과를 이용하여 실대형 진동대 실험을 수행하였다. 또한, 식생토낭벽체의 기울기, 지반가속도 등의 실험조건으로 실대형 진동대 실험을 실시하여 가속도, 변위, 토압에 대한 게비온-식생토낭 옹벽시스템의 동적 특성을 분석하였다. 결과, 1:0.3 기울기에서는 지진가속도가 $(0.154-0.44)g_n$일 때, 동적주동토압의 작용점은 저면으로 부터 (0.376-0.377)H인 것으로 나타났다. 1:1 기울기에서는 (0.389-0.393)H으로 나타나 기울기가 완만할수록 동적주동토압의 작용점은 높은 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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