• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.47-55
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• 2008

이 논문은 지오데식 돔 구조물의 구조최적화에 대한 연구내용과 관련이론 그리고 수치해석결과를 기술하고 있다. 지오데식 돔의 공간 효율성을 알아보기 위해 돔의 기저인 정이십면체의 외피면적과 내부공간의 비율을 계산하고 건축구조물에서 나타나는 다른 입방체의 값과 정량적으로 비교하였다. 지오데식 돔을 형성하기 위한 절차를 세부적으로 정리하고 이를 프로그래밍하여 설계최적화프로그램 ISADO-OPT에 연동하였다. 본 연구에서는 반구 형태의 지오데식 돔이 집중하중에 효율적으로 저항할 수 있는 최적의 부재크기 패턴을 조사하기 위하여 수학적 프로그래밍 기법을 도입하였다. 이때 최소화해야하는 돔 전체 부재의 중량을 목적함수로 이용하고 하중이 가해지는 절점에서 발생하는 변위 값과 각 부재에서 발생하는 응력 값을 허용치 이하로 제한하는 제약조건으로 사용하였다. 목적함수와 주어진 제약조건을 만족하는 최적 설계변수값을 검색하기 위해 설계변수에 대한 목적함수의 민감도 값을 유한차분법을 이용하여 계산하였다. 본 연구에서 기술한 지오데식돔을 위한 설계최적화 기본이론을 바탕으로 도출한 최적 부재패턴은 향후 돔의 최적설계에 기본 벤치마크테스트결과로 유용하게 사용될 것으로 판단된다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.101-106
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• 2008

본 연구에서는 서로 상이한 최적화기법인 유전알고리듬과 수학적 프로그래밍기법을 이용하여 지오데식 돔 구조물을 최적화하고 그 결과를 분석하였다. 본 연구에서 도입한 유전알고리즘은 유전연산자인 선택, 교배, 돌연변이 이외에도 재생기법을 도입하여 최적해의 검색성능을 높였다. 그리고 수학적인 프로그래밍기법은 유한차분법을 이용하여 목적함수의 설계민감도를 계산하였으며 세 가지의 다른 검색기법을 이용하여 돔의 크기최적화를 수행하였다. 지오데식 돔의 중앙에 작용하는 집중하중에 저항하는 돔의 각 부재의 크기패턴을 자체 개발된 $ISADO-GA{\alpha}$와 ISADO-OPT를 이용하여 최적 설계하였다. 본 연구를 통하여 제시된 최적결과는 정해가 존재하지 않는 실제 구조물의 최적 값에 대한 유용한 정보를 제공할 뿐만이 아니라 향후 대공간구조의 새로운 구조시스템 개발의 밑거름이 될 것으로 판단된다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.34-40
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• 1997

본 연구의 주 목적은 돔형 구조물의 해석에 있어서 보-데크 연결 모델을 정식화하는데 있다. 목조 돔 구조물의 데크지붕 효과는 Wu(1991), Telang(1992) 등에 의해 제안되었으며, 데크지붕 효과를 설명하기 위해 트러스 브레이싱법을 도입하였다. 그러나 이 TB법은 좁은 간격으로 박혀있는 못 들의 효과를 적절히 설명해 내지 못했다. 다른 한편으로는 Tsang(1991), Kavi(1992) 등이 Dolan(1989)의 이론을 응용한 보-데크 연결법(BDC)을 도입하여 해석하였다. 이 BDC모델은 보 요소의 이 보 요소에 강체링크로 연결되어 있는 스프링 요소가 보요소의 각 절점을 공유하게 되므로, 아무리 많은 스프링을 가정하더라도 자유도수는 증가하지 않는다는 것이다. 그러므로 돔 구조와 같은 대형 구조물을 해석할 때 컴퓨터 용량과 계산시간을 절약할 수 있다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.165-170
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• 2008

본 논문에서는 새로이 제안된 접합부를 가진 단층 래티스 돔의 비탄성 거동을 실험적으로 분석하였다. 구조적인 성능과 시공성을 모두 만족시키기 위해서 제안된 새로운 접합부를 적용하여 강관으로 구성된 스팬 7m의 축소 실험모델을 제작하였으며, 하중 전이장치를 이용하여 각 절점에 균일한 하중이 가력되는 정적 재하실험을 수행하였다. 최대 가력하중은 설계하중의 약 1.6배였으며, 일부 부재에서 압축 항복점을 넘어 비탄성 좌굴이 발생하였다. 좌굴 발생 이후에는 가력장치가 허용할 수 있는 변위까지 실험을 수행하였으며, 실험을 통해서 구해진 래티스 돔의 거동을 구조설계의 관점에서 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.817-824
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• 2010

약 콘크리트 격납구조물은 구조적 안전성이 뛰어나고 경제적이므로 원자력발전소 격납건물, LNG 저장탱크 등에 널리 사용되고 있다. 격납구조물 중 지붕 돔의 형태는 구조적 안전성, 물량 및 시공 난이도에 큰 영향을 미치므로 최적의 두께와 곡률을 도출하고자 하는 노력이 필요하다. 한편 일반적으로 PSC 구조로 설계되는 링빔은 이러한 돔을 지지하여 벽체의 변형을 최소화시키는 역할을 하며, 단면 크기와 더불어 프리스트레스 수준을 적절히 결정하는 것이 설계의 핵심이 된다. 이 연구에서는 축대칭 회전쉘의 막이론을 적용하여 본설계 시의 유한요소해석에 앞서 돔과 링빔의 초기 형상이나 프리스트레스 수준을 효율적으로 결정할 수 있는 기법을 제안하였다. 이러한 기법을 국내에서 시공된 격납구조물의 돔과 링빔에 적용하여 분석하고 단면 형상이나 프리스트레싱 설계에 대한 개선 방안을 고찰하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.111-118
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• 2011

단층 래티스 돔과 같은 스페이스 프레임 구조물은 대공간을 확보하기 위하여 강접합으로 설계함으로써 경제성과 심미성 등의 장점을 확보할 수 있다. 그러나 실제 구조물의 접합상태는 완전한 강접합도, 완전한 핀접합도 아닌 접합부 상세에 따라 중간적인 특성을 나타내는 반강접합이 일반적이다. 본 연구에서는 저자 등에 의해 제안된 Step-Up Erection 공법을 적용하여 단층 라멜라 돔의 접합부 강성에 따른 시공 중의 좌굴 특성을 해석적으로 규명하였다. 얻어진 결과는 시공 Step이 증가할수록 그리고 접합부 휨강성이 핀접합에 가까울수록 좌굴내력은 감소하였으며, 좌굴모드는 시공 Step이 증가할수록, 접합부 휨강성이 강접합에 가까울수록 돔의 정점 부근에서 뜀좌굴 현상에 의한 절점좌굴이 발생하였다. 또한, 시공 Step이 낮을 경우 저면 경계부의 원주방향 부재에서 큰 인장응력 분포를 나타내었으며, 시공 Step이 증가할수록 정점 중앙부에서 큰 압축응력 분포를 보였다. 완성돔을 제외한 시공 중 Step에서는 Step이 증가할수록, 접합부 휨강성이 핀접합에 가까울수록 저면부 경선방향 부재에서 큰 인장응력 분포를 나타내었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(4)
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• pp.215-222
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• 1996

원전 격납구조물의 구조해석에 대한 대부분의 연구에서 격납구조물을 축대칭으로 모델하고 있다. 따라서 격납구조물에 배근된 강재도 축대칭으로 가정하는 것이 일반 적이며, 유한요소모델 구성시 강재는 2절점 트러스나 1절점 링 트러스요소에 의해서 모델한다. 이때 유효철근비는 트러스요소의 단면적에 의해서 표현되며, 원통형 벽체에서는 높이에 따라 배근된 강재량이 일정하므로 실제와 근접한 모델이 가능하다. 그러나, 상부돔의 축대칭모델시 돔의 자오선 방향으로 규정된 강재량이 일정치 않고, 변화하게 된다. 기존에 연구에서는 이러한 강재량의 변화를 고려하지 못하고 반경방향으로 일정한 것으로 가정하여 구조해석을 수행하여 왔다. 이와같은 모델상의 제약으로 인해서 철근이나 텐던의 조기항복, 돔 정상부 부근에서의 부 정확한 변형특성을 보이고 있다. 본 연구에서는 실제 규정된 강재량을 유한요소모델에 반영하기 위해 정점부에서 자오선 방향으로 변화되는 강재량을 모델할 수 있는 기법에 대해서 연구하였으며, 연구결과를 바탕으로 격납구조물의 극한 내압해석을 수행하여 기존 모델방법에 의한 해석결과와 비교하였다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국공간정보시스템학회 2004년도 춘계 학술발표회 논문집 제1권1호(통권1호)
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• pp.255-263
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• 2004

광명시 경륜 경기장은 국민 체육진흥공단에서 턴키(Turn key)공사로 발주하였고, CS구조+공간건축+대우건설, 삼성건설, 태영건설의 제출안이 당선되어 현재 시공중에 있다. 경기장의 저층부는 PC로 설계되었고, 지붕은 철골 트러스를 사용한 Dome 형상으로 이루어져 있다. 돔 지붕의 개념은 지붕에 물을 부었을 때 가장 흘러가기 쉬운 방향으로 트러스를 배치하여 유연한 힘의 흐름을 유도하는 것이다. 143.6m(폭)${\times}$183.5m(길이)${\times}$21m(높이)의 지붕엔 지붕의 개념인 Flow Truss를 물이 흐르는 방향의 방사형으로 배치하고, 내부에 압축링(Compression Ring Truss)과 외부에 인장링(Tension Ring Truss)를 설치하여 힘의 흐름을 단순화시켰고, 실내에서 보기에 플로우 트러스의 간격을 넓게 유지함으로써 개방감을 극대화시켰다. 또한 Flow Truss는 동일한 곡률과 길이로 설계하여 표준화시킴으로써 시공성과 경제성을 동시에 만족토록 하였다. 현재 저층부 시공은 거의 완료된 상황이고, 곧 지붕을 설치할 예정이다. 본 고에서는 돔 지붕의 형성 개념과 설계 과정을 살펴보고, 접합상세 등의 해결에 대해 살펴보겠다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.89-94
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• 2008

This paper deals with the method of self-equilibrium stress mode analysis of cable dome structures. From the point of view of analysis, cable dome structure is a kind of unstable truss structure which is stabilized by means of introduction of prestressing. The prestress must be introduced according to a specific proportion among different structural member and it is determined by an analysis called self-equilibrium stress mode analysis. The mathematical equation involved in the self-equilibrium stress mode analysis is a system of linear equations which can be solved numerically by adopting the concept of Moore-Penrose generalized inverse. The calculation of the generalized inverse is carried out by rank factorization method. This method involves a parameter called epsilon which plays a critical role in self-equilibrium stress mode analysis. It is thus of interest to investigate the range of epsilon which produces consistent solution during the analysis of self-equilibrium stress mode.

• 전산구조공학
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• 제15권4호
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• pp.7-21
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• 2002