• 제목/요약/키워드: 구조엔지니어

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초고층 건물 구조시스템의 대안평가기법 (Alternative Evaluation Technique for the High-rise Building Structural System)

  • 김영민;이동우;이한주;이상주
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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    • pp.243-246
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    • 2010
  • 본 연구에서는 초고층 건물의 구조시스템에 대한 다양한 대안으로부터 각 대안의 성능을 합리적으로 평가하는 방법을 연구하였다. 이를 위해 우선, 대안평가를 위한 평가항목과 각 평가항목별 평가기준을 도출하고, 도출된 기준에 따라 평가결과를 산정하는 방법을 제안하였다. 그리고 평가항목간의 관계와 평가항목의 중요도를 산정하고, 퍼지적분을 이용하여 평가결과를 종합화하는 방안을 제안하였다. 평가항목은 크게 세가지로 이에는 구조성능, 경제성, 공기가 있다. 대안에 대한 평가는 예비평가, 본평가, 실시평가의 세 단계로 이루어지며, 각각 보수적인 관점에서와 낙관적인 관점에서의 평가를 실시하고 주어진 평가결과를 바탕으로 최종적으로는 엔지니어가 대안을 선정하는 방향으로 평가를 진행한다.

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형상 최적화를 통한 구조물의 고유진동수 최대화 (Maximization of the natural frequency of a structure using shape optimization)

  • 서범석;박윤식
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 I
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    • pp.167-172
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    • 2001
  • 구조최적화는 기계구조물의 동특성을 변경하기 위하여 필수적으로 수행되어야 할 요소이다. 어떠한 방법을 택하여 보다 효율적으로 수행할 것 인지가 엔지니어의 관심일 것이다. 구조최적화는 설계변수에 따라 치수최적화, 물성치최적화 형상최적화 등으로 나눌 수 있다. 형상 최적화는 구조물의 유한요소모델을 기본으로 경계의 형상이나 절점의 형상, 회전 등을 설계 변수로 삼는 것이다. 고유진동수를 높이거나 모드형상을 제어하기 위하여 평판에 보강재를 붙이는 경우가 있다. 이때 보강재의 위치나 치수 형상 등이 중요한 변수가 될 수 있다. 본 논문에서는 평판의 고유진동수를 극대화 하기위해 보 보강재를 붙이는 문제에서 보의 회전을 설계 변수로 삼아 최적설계를 수행 할 것이다.

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머신러닝 기법을 활용한 교량데이터 설계 시 슬래브두께 예측에 관한 연구 (A Study on the Use of Machine Learning Models in Bridge on Slab Thickness Prediction)

  • 홍철승;김효관;이세희
    • 한국정보전자통신기술학회논문지
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    • 제16권5호
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    • pp.325-330
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    • 2023
  • 본 논문은 머신러닝을 활용하여 교량 데이터 설계 시 기존 엔지니어의 구조해석결과 또는 경험 및 주관에 따라 슬래브 두께를 예측하여 왔던 프로세스를 머신러닝 기법을 적용하여 디지털 기반 의사결정이 가능하도록 제시한다. 본 연구에서는 슬래브 두께 선정을 구조해석 외에 머신러닝 기법을 활용하여 엔지니어에게 가이드 값을 제공하게 함으로써 신뢰성 있는 설계 환경을 구축하고자 한다. 교량 데이터 중 가장 많은 비중을 차지하고 있는 거더교를 기준으로 상부구조물 중 슬래브 두께를 예측하기 위한 예측모델 프로세스를 정의 하였다. 각 프로세스 별 예측 값을 산출하기 위하여 다양한 머신러닝 모델 (Linear Regress, Decision Tree, Random Forest, Muliti-layer Perceptron)을 프로세스별 경합하여 최적의 모델을 도출하였다. 본 연구를 통해 기존 구조해석을 통해서만 슬래브 두께 예측을 하였던 영역에 머신러닝 기법의 적용 가능성을 확인하였으며 정확도 또한 95.4%를 도출하였다, 향후 프로세스 확장 및 데이터를 지속 확보하여 예측모델 정확도를 향상시킨다면 공사 환경에 머신러닝 모델이 지속 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

멀티 피직스 시스템 해석과 구조 최적 설계 (Structural optimization and numerical analysis of multiphysics system)

  • 윤길호
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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    • pp.157-160
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    • 2009
  • 멀티 피직스 시스템은 구동을 수치적으로 해석하기 위하여 두 개 이상의 연성이 되어 있는 물리계를 고려해야하는 시스템을 일컫는다. 대표적인 예로 기계 분야에서 현재까지 많이 연구되어 왔던 열탄성(Thermal/Structure)과 유체/구조 연성(Fluid/Structure)시스템을 들 수 있다. 또한 현재 차세대 성장산업으로 많은 관심이 집중되고 있는 의료기기나 지능형 자동차와 로봇 등에서 사용되는 다양한 센서와 엑추에이터 등도 특별한 예로 들 수 있다. 특히, 한 개의 물리계 해석으로 시스템 해석이 가능한 기존의 일반적인 기계 시스템과는 달리 MEMS 등의 초소형 시스템은 시스템의 거동을 수치적으로 계산하기 위하여 여러 물리계의 연성을 고려해야 한다는 점에서 대표적인 다물리계 시스템의 예로 들 수 있다. 이렇게 우리생활에 밀접하게 쓰이고 있는 멀티 피직스 시스템은 단일 물리계 시스템과 비교하여 엔지니어의 경험에 의존하여 설계(Design)하기가 어려운 특성이 있다. 이에 이 연구 논문에서는 이런 멀티 피직스 시스템을 해석하고 최적화 하기위한 노력을 소개한다.

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건축구조물의 지진해석에서 좌표축의 설정에 따른 보정계수 산정법 (Scale-Up Factor for Seismic Analysis of Building Structure for Various Coordinate Systems)

  • 유일향;이동근;고현;김태호
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제11권5호
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    • pp.33-47
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    • 2007
  • 실무에서 지진해석법으로 널리 쓰이는 방법은 등가정적해석법과 응답스펙트럼해석법이다. 이 중 등가정적해석법에 의한 밑면전단력은 구조물의 주축을 해석좌표축에 어떻게 배치하는가와 상관없이 일관된 값을 나타낸다. 그러나 응답스펙트럼해석은 해석좌표 축에 구조물의 주축을 다르게 배치하여 해석을 수행하면 밑면전단력이 각기 다르게 발생한다. 이는 엔지니어가 구조물을 설계함에 있어 구조물의 주축을 해석좌표축에 어떻게 설정했는지에 따라 설계부재력이 모두 달라질 수 있음을 뜻한다. 또한 응답스펙트럼해석은 지진을 가한 방향의 직각방향에서 적지 않은 응답이 발생하는 경우가 생긴다. 한방향 해석에 대한 X와 Y축을 따라 분리되는 이러한 양방향 응답은 보정계수 산정시 쓰이는 밑면전단력을 작게 만들며 이는 결과적으로 보정계수를 크게하여 과다설계의 우려가 생긴다. 내진설계시 발생하는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 수평의 강성 차이에 따라 구조물을 크게 세 가지(양방향 대칭 구조물, 한방향 비대칭구조물, 양방향 비대칭구조물)로 분류하여 각각의 경우에 대하여 간단한 모델을 선정하고 구조물의 주축을 회전시켜가면서 지진해석을 수행하였다. 각 경우의 예제구조물이 가지는 동적특성과 설계부재력을 살펴보았다. 현재 실무에서 적용되는 보정계수 산정법에 의한 설계부재력과 앞선 문제들을 해결하고자 본 논문에서 제안하는 새로운 보정계수 산정법에 의한 설계부재력을 비교하여 제안하는 보정계수 산정법의 효율성을 검토하였다. 그 결과로 새로 제안된 보정계수 산정법에 의하여 설계부재력을 산정하는 것이 내진설계시 엔지니어들이 겪을 수 있는 혼란을 덜어주며 경제적인 부재설계가 가능함을 알 수 있었다.

위상최적화와 Cellular Automata 모델을 이용한 대공간 트러스 구조물의 최적형태 설계 (Optimal Shape Design of Space Truss Structure using Topology Optimization and Cellular Automata Model)

  • 김호수;이민호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제25권1호
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    • pp.73-80
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    • 2012
  • 대공간 구조물은 형태에 따라 구조물의 설계와 시공에 미치는 영향이 크기 때문에 초기 단계에서의 최적형태 설계가 중요하다. 그러나 기존의 대공간 구조물의 최적형태 설계는 구조엔지니어의 직관이나 경험을 바탕으로 수행되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 대공간 트러스 구조물의 체계적인 최적형태 설계를 위해 위상최적화 기법과 Cellular Automata 모델을 이용한 통합프로세서를 제안하고자 한다. 먼저 위상최적화 기법을 이용하여 구조물의 초기 최적형상을 찾고, 다음 단계로 Cellular Automata 규칙에 의해 생성된 구조패턴을 적용하여 대공간 트러스 구조형태를 생성한다. 최종적으로 구조해석을 실시하고 크기최적화를 적용함으로써 설계조건을 만족하는 최적형태를 제안하고자 한다.

BIM 기반의 PSC 박스 교량 설계 자동화 및 도면 관리 툴 개발 (Development of BIM based Programs for Design and Drawing of PSC Box Girder Bridges)

  • 황규환;안도환;석현수;심창수
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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    • pp.97-100
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    • 2010
  • 3차원 정보모델에 기반한 설계 자동화 프로그램의 개발은 좀 더 완성도가 높은 설계안을 도출할 수 있는 방안을 제시할 수 있다. 콘크리트 교량의 설계 과정에서 정형화된 구조 검토 단계 부분을 자동화하고 설계자로 하여금 좀 더 창의적인 설계가 가능하도록 지원하는 시스템을 개발하였다. 특히, 3차원 Building Information Modeling 기반의 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더교에 대한 설계 자동화 시스템을 개발하였다. 이를 위하여 3차원 렌더링 알고리즘을 사용하여, 사용자가 원하는 단면 위치 및 분류 체계에 따라 설계를 자동으로 수행할 수 있도록 적용하였다. 또한 생성된 도면은 데이터 호환이 가능함으로써, 사용자의 편의성이 향상될 것으로 판단된다. 이는 설계자동화 분야에서 강교에 국한되었던 점을 콘크리트교를 포함한 주요 교량으로 확대하고 설계 성과품으로 3차원 모델을 도출할 뿐 아니라 2차원 도면을 연계하도록 구성하여 토목 엔지니어의 기술력을 향상시킬 것으로 기대된다.

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KBC2008(안)에 근거한 무량판구조의 횡력저항시스템 (Lateral Force Resisting System of Flat Plate Structure based on KBC 2008 Draft)

  • 김도현;이현호;김영식;우성우
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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    • pp.871-874
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    • 2008
  • KBC 2005를 처음 적용할 때 많은 구조엔지니어들이 무량판 구조에 대한 횡력저항시스템 선정과이에 따른 상세적용에 많은 어려움이 있었다. 현재 KBC 2005에 대한 개정작업이 진행중에 있다. 이러한 시점에서 최근 개정 중인 건축구조기준의 개정안을 토대로 향후 개정안에 적용가능한 구조시스템을 미리 살펴볼 필요가 있다. KBC 2008(안)의 경우 내진설계범주에 따른 시스템의 높이제한, 특수전단벽과 같은 특수상세, 전단벽-골조 상호작용시스템과 같은 새로운 시스템의 도입으로 구조설계자가 현행 기준보다 시스템에 대하여 휠씬 더 다양한 선택이 가능할 것으로 판단된다.

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선박 블록의 반전 및 이동시 변형예측을 위한 구조해석 시스템의 개발 (Development of Structural Analysis System for a Ship Block under Lifting and Turnover Operation)

  • 한정삼;이원재;추연석;유용균;곽병만
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집C
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    • pp.219-223
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    • 2001
  • This paper introduces DS/Block-Structure - a structural analysis module of DS/Block, which is a Design System to simulate the behavior of a ship block in various crane operations and to evaluate its structural deformation using the finite element method. It runs based on a CAD program, Pro/ENGINEER, and structural analyses are performed by a developed FE code. Boundary conditions for the FE analysis of a ship block under lifting and turnover operation are also considered.

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소음 발생원을 고려한 철도 소음진동 데이터 수집 시스템 설계 및 구현 (Design and implementation of railway noise and vibration data acquisition system considering noise source)

  • 이현준;손성완;이경오
    • 한국정보처리학회:학술대회논문집
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    • 한국정보처리학회 2014년도 추계학술발표대회
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    • pp.33-36
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    • 2014
  • 철도로 인한 소음 문제는 최근 국민의 정온한 환경에 대한 권리의식 증대와 삶의 질에 대한 높은 관심으로 철도 소음에 대한 민원이 급증하여 지역 갈등을 초래하고 막대한 사회적 비용 부담으로 철도 산업을 저해하는 요소이다. 이에 따라, 철로 부근의 진동 및 소음에 대한 모니터링 시스템의 필요성이 증대되고 있으나, 레일의 조도상태 및 방진재 사양 등 철도진동소음에 영향을 주는 인자를 충분히 포함하지 못하고 있으며, 측정 및 분석 데이터의 체계적인 관리, 축적 구조를 갖지 못하는 문제가 있다. 또한, 연구기관의 인위적인 데이터 양식의 사용으로 실용적이고 개방적인 구조를 갖추지 못해 실제 엔지니어링 현장에서 활용하기 어렵다. 이에, 본 논문에서는 실제 엔지니어들이 현장에서 취득하는 정보를 체계적이고 지속가능한 형태로 데이터베이스화 하는 일체의 시스템 구축에 대해 논한다.