• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
• /
• v.13 no.4
• /
• pp.37-45
• /
• 2009

The identification of significant structural components under seismic loading through a probabilistic approach is of interest to many structural engineers. The First-Order Second Moment method can be used to achieve this goal by estimating uncertainty in the seismic demand of a structural system induced by the capacity uncertainties of each structural component. Significant structural components are those to which the seismic demand of the structure is more sensitive than it is to other ones. The developed procedure demonstrated by a ductile reinforced concrete frame shows that it is computationally effective and robust in terms of identifying significant structural components.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.700-703
• /
• 2010

일반적으로 구조부재의 안전성 평가는 계측된 센서의 변형률로부터 부재의 최대응력 또는 부재력 수준을 결정하고 설계기준에 의한 부재의 허용응력 또는 설계 강도와의 비교에 의해서 이루어진다. 그러나 이러한 설계기준은 건물의 설계단계에서 미리 가정된 하중 및 부재의 강도에 대한 여러 확률분포 또는 안전율을 반영하여 작성된 것으로 실질적으로 센서로부터 측정한 데이터를 직접 설계기준에 반영하는 것은 합리적이지 못하다. 본 연구에서는 실제 센서로부터 측정되는 변형률을 이용하여 합리적으로 구조부재의 안전성 평가를 수행하기 위한 방법을 모색하고자 한다. 설계기준을 고려한 변형률 제한치, 저감계수가 도입되었으며 이에 추가적으로 센서와 관련한 계수를 도입하여 구조부재의 안전성 평가를 위한 방향을 제시한다.

• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
• /
• v.30 no.2
• /
• pp.31-43
• /
• 1993

본 연구에서는 힁부재가 없는 AFRAMAX급 신구조 방식의 유조선을 개발하고자 하였다. 설계의 기본 개념은 1) 이중선체구조를 채용하여 해난사고 발생시 기름유출 방지를 피하고, 2) 힁부재가 없는 극히 단순한 선체구조를 채용하여 용접 로봇등을 활용한 자동건조 비율을 높임으로써 건조 생산성을 향상시키는데 주안점을 두고 있다. 설계 결과 얻어진 선체구조는 기존의 유조선 구 조와 매우 상이하다. 초기구조설계단계에서 구조 부재의 치수는 기존의 선급설계 지침을 활용 하여 결정하였으나, 기존의 유조선 구조와 비교하여 구조배치가 크게 바뀌어 졌기 때문에 기존의 선급설계지침을 만족했다고 해서 구성부재와 국부구조뿐만 아니라 구조 전체적으로도 충분한 구조안전성을 가지고 있는지는 확실치 않다. 따라서 직접구조해석에 의한 구조안전성 평가가 필수적으로 요구되며, 이를 위해 저자들은 선체구조의 최종 종강도(ultimate longitudinal strength), 최종 힁강도(ultimate transverse strength) 및 최종 국부강도(ultimate local strength )를 기준으로한 구조안전성 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 이들 중에서 국부 구조부재에 대한 안전성평가 문제만을 다루었다. 결론적으로, 본 연구에서 개발한 선체구조는 건전상태(intact condition)하에서 뿐만 아니라 손상상태하에서도 구조부재는 좌굴 또는 붕괴하지 않고 전반적 으로 충분한 구조안전성을 가지고 있다는 결론을 내릴 수 있었다.

• Journal of Korea Foundry Society
• /
• v.28 no.4
• /
• pp.175-178
• /
• 2008

우주선, 항공기, 수송차량 등은 기능은 집적 다양화 그리고 성능의 고도와 됨에 따라 에너지 효율성을 위해 구조부재의 경량화가 중요성은 증가되고 있다. 경량화 구조부재 재료 중에는 알루미늄 합금, 세라믹, 복합재료 등이 개발되어 우주선, 항공기, 수송차량 구조부재에 적용하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이들 중, 20세기 초 알루미늄합금이 초 경량화 구조부재로서 많이 이용되었다. 본 논문에서는 경량화 재료 중 이방성을 가지는 복합재료를 구조부재에 적용하였다. 그러나 구조부재에 적용되기 위한 이방성 복합 재료는 강한 충격 이후 취성의 특징 때문에 하중과 흡수에너지가 급속히 감소하는 단점을 가지고 있다. 그래서 이방성 복합재료의 각 층간을 완전히 접합하여 성질이 매우 우수한 부재를 제작할 수 있는 Autoclave 성형법으로 제작하였다. 이방성 복합재료 중 CFRP를 설계 메커니즘 변수에 따라 Autoclave 성형을 하고 하중과 흡수에너지가 높음 평가하기 위해 굽힘실험을 하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2011.04a
• /
• pp.195-198
• /
• 2011

석유 및 천연가스 생산에 사용되는 고정식 해양플랜트에는 자켓 구조물이 가장 많이 사용되고 있다. 생산에 사용되는 자켓 구조물은 풍하중이나 파랑하중에 의해 인명의 피해 없이 변위 및 응력에 대해 안전해야 한다. 그러나 1940년대 후반부터 사용되어 온 자켓 구조물은 피로하중, 노후화로 인해 내구성에 문제가 생기고 있다. 본 논문에서는 자켓 구조물의 안전성을 검토하기 위해 모드형상을 이용하여 자켓 구조물의 손상 위치를 탐색하는 방법을 제시한다. 제시한 손상탐지기법의 효용성을 입증하기 위해 자켓 구조물의 유한요소모델에 임의의 손상을 모사하였다. 유한요소모델의 손상 전 모드형상과 손상 후 모드형상의 모달 변형에너지의 변화를 이용하여 손상 지수를 유도하고 유도한 손상지수를 사용하여 손상이 있는 부재와 손상이 없는 부재를 분류하였다. 연구 결과 손상지수가 '0'인 부재를 제외한 나머지 부재 모두 본 연구에서 제시한 손상탐지기법으로 손상 부재를 판별할 수 있었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.692-695
• /
• 2010

일반적으로 모델개선에서는 부재단위의 강성을 파악하기 때문에 구조물의 취약부인 부재단부의 손상이 집중될 경우 손상의 형태를 세밀히 파악하기 어려우며 손상된 구조물의 거동을 정확하게 모사하기 어려운 단점이 있었다. 이를 해결하기 위해서는 부재 단부에 발생한 손상을 고려할 수 있는 좀 더 정밀한 해석 모델을 통한 모델개선이 필요하다. 본 연구에서는 부재 단부에 반강접 접합을 가지는 해석모델을 사용해 모델 개선을 실시하고 이를 통해 접합부의 손상 평가와 손상 구조물의 거동을 파악하였다. 제안된 방법을 5층 1경간의 RC 벽식 실험체의 손상탐지에 적용하였으며 그 결과 부재단위 모델을 사용할 때보다 더욱 정확하게 구조물의 손상을 평가하고 거동을 모사할 수 있었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.297-300
• /
• 2010

본 논문에서는 일반적인 해석, 시공단계를 고려한 해석, 시공단계와 장기거동을 고려한 해석의 3가지 해석방법을 사용하여 수평부재의 설계에 적합한 해석방법을 제안하였다. 80층의 2D 구조모델에 3가지 해석방법을 적용하여 각 해석방법에 따라 부등축소량, 수직부재에 작용하는 축력, 수평부재의 단부에 작용하는 내력의 해석결과를 얻어 비교하였다. 또한 부재의 내부에서 철근과 콘크리트의 하중분담율의 시간에 따른 변화양상을 알아보았다. 해석결과 시공단계에 의한 영향은 수평부재에 작용하는 축력과 부등축소량 예측, 부재 내력 해석에 있어서 반드시 고려되어야 함을 알 수 있었다. 장기거동의 효과는 기둥축소에는 크게 영향을 미치지만 수직부재의 축력, 수평부재의 내력에는 변형만큼의 영향은 보이지 않는다. 시공시의 보정량을 결정하기 위해서는 장기거동이 반드시 고려되어야 하지만 부재의 단면설계의 목적으로는 제외되어도 무방할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2011.04a
• /
• pp.61-62
• /
• 2011

비닐하우스는 매우 세장한 강관부재들을 교차 결합하여 조립한 철골 구조물의 한 종류이다. 현행 설계기준으로 단동 비닐하우스의 최대 구조성능은 풍하중 40m/s, 설하중 50cm에 달한다. 그러나 설계 단계에서는 부재들의 교차결합 특성 및 부재가 직접 지반에 삽입되는 기초의 특성이 적합하게 반영되지 않는 문제점이 있다. 따라서 가력시험을 통하여 반강접 특성을 갖는 부재 교차부 및 지반삽입기초 조건이 구조물의 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 부재 교차부가 강접 조건일 경우와 비교하여 교차부가 반강접일 경우에는 재하지점의 수평강성이 최대 54% 작게 나타났으나 주변 교차절점들에서의 에너지 흡수로 인하여 재하지점과 수평으로 3m 떨어진 지점에서는 반대로 최대 39% 큰 값을 보였다. 지반삽입기초의 경우에는 고정조건과 비교하여 재하지점의 수평강성이 최대 32% 작게 나타났으며, 지점부에서는 기초 조건의 영향으로 최대 26%의 휨강성 증가 효과를 보였다. 부재 교차부와 기초 조건이 구조물의 정적거동에 미치는 영향을 확인하였으나 최대내력과 강성 산정을 통한 구조성능 평가 방법의 개발이 필요할 것으로 판단된다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
• /
• v.1 no.1
• /
• pp.87-94
• /
• 1989

철근콘크리트 뼈대구조와 같이 설계변수가 과다하고, 제약조건식이 복잡한 구조물의 최적화를 위하여는 구조물을 여러개의 부분구조물로 분할하여 최적해를 구하는 분할법이 많이 사용되고 있다. 그러나 기존의 분할법에 의한 최적화는 구조해석과정과 고정된 부재력에대한 단면설계변수의 부분최적화 과정만으로 이루어지기 때문에, 최적해를 구하려면 반복적인 재해석과정만을 수행하지 않으면 안된다. 따라서 본 연구에서는 다단계분할법에 의하여 철근콘크리트 뼈대구조의 최적화 문제를 3단계로 형성하고, 분할된 부분최적화문제의 최적화시 전체구조의 강성 및 부재력 변화가 반영되어 부분 구조물의 결합을 유지시킬 수 있는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 최적화 문제에서 설계변수로는 단면의 크기, 철근량, 모멘트 재분배율등을 취하고,목적함수는 경비함수, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 부재강도, 시방서의 요구사항등을 고려하여 문제를 형성하였다. 본 연구에서 개발한 다단계 최적화과정의 첫째 단계에서는 탄성해석에 의하여 재분배모멘트의 설계공간을 형성한다. 이 때 부재력변화량추정(forece approximation technique)에 의하여 단면치수의 변화에 따른 부재력의 변화를 제약조건식 내에 포함시킬 수 있도록 하였다. 둘째 단면에서는 첫째 단계에서 구한 부재력변화량추정이 포함된 제약조건식 내에서 무제약최소화기법에 의하여 단면치수를 최적화하도록 하였다. 셋째 단계에서는 재분배 모멘트를 최적화하였으며, 이 때 재분배모멘트의 변화에 따른 단면설계 변수의 변화는 둘째 단계에서 구한 설계민감도(design sensitivity)를 이용하여 반영시키도록 하였다. 제안된 알고리즘을 1층 2경간 및 2층 1경간 뼈대구조에 적용하여 알고리즘의 타당성과 효율성을 입증하였다. 따라서 본 연구의 알고리즘은 철근 콘크리트 뼈대구조의 최적설계에 안정성있게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
• /
• 1997.05a
• /
• pp.13-18
• /
• 1997

구조물의 사용수명은 흔히 균열의 생성 및 성장과 크게 관련지어지는데, 이는 균열의 존재가 기계나 구조물의 성능에 장애를 줌은 물론 기계 전체에 치명적인 손상을 입힐 수 있기 때문이다. 그 동안의 파괴역학분야의 연구에서는 균열이 존재하는 부재의 주 모델을 해석의 편의상 두께가 균일한 부재로 간편화하여, 주로 이차원적으로 해석을 해왔다. 그러나, 실제 기계 및 구조물에는 두께가 일정한 부재 뿐 아니라, 두께가 일정하지 않고 변화하는 부재(이하 변호부재라 한다)가 현실적으로 폭넓게 사용되고 있다. (중략)