• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제15권4호통권65호
• /
• pp.389-401
• /
• 2003

본 연구의 목적은 H형강 단면과 콘크리트의 합성단면으로 구성된 보와 기둥의 합성 뼈대구조물에 대해 신뢰성지수를 고려한 최적 단면을 설계할 수 있는 알고리즘을 개발하는데 있다. 합성 뼈대구조물의 최적화 문제는 단면 치수를 설계변수로 취하고 목적함수와 제약조건을 형성한다. 목적함수는 구조물의 총 경비로 형성하고, 제약조건식은 단면응력과 허용응력의 신뢰성지수를 고려하여 유도한다. 합성 뼈대구조물의 단문을 최적화하는 알고리즘은 수정 Newton-Raphson 탐사법을 사용하는 SUMT기법을 사용한다. 본 연구에서 개발된 최적화 알고리즘은 1층 1경간 합성 뼈대구조물과 5층 1경간 합성 뼈대구조물의 수치예에 신뢰성지수(${\beta}=3.0$, ${\beta}=0.0$)를 고려한 합성 뼈대구조물 설계의 실용화를 위하여 적용된다. 제안된 알고리즘의 최적화 가능성과 적용성 그리고 수렴성 등을 살펴보기 위하여 수치결과들을 비교 분석한다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제4권1호
• /
• pp.27-48
• /
• 1984

본(本) 연구(硏究)는 한계상태(限界狀態) 설계(設計) 이론(理論)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)에 관(關)한 것이다. 한계상태이론(限界狀態理論)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)에 대한 최적설계(最適設計)의 문제형성(問題形成)은 철근(鐵筋)의 단면적(斷面積), 단면(斷面)의 폭(幅)과 유효고(有效高) 그리고 모멘트 감소율(減少率)을 설계변수(設計變數)로 취급(取扱)하는 비선형(非線型) 계획(計劃) 문제(問題)로 된다. 목적함수(目的凾數)는 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 철근(鐵筋)과 콘크리트 및 거푸집의 비용(費用)을 고려(考慮)하는 총(總) 건설경비(建設經費)로 형성(形成)되고, 기본(基本) 제약조건식(制約條件式)들은 극한(極限) 한계상태(限界狀態)와 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)의 개념(槪念)을 내포하고 있다. 또한 CP110과 Hognestad et al. 이론(理論)에서 가정(假定)된 응력분포도(應力分布圖)를 극한(極限) 한계상태(限界狀態)를 위해 극한(極限) 저항단면력(抵抗斷面力)을 해석(解析)하는데 적용(適用)되었고, 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)를 위해서는 CP110의 규준(規準)만을 사용(使用)한다. 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 최적화(最適化)를 위한 비선형(非線型) 계획(計劃) 문제(問題)를 풀기 위해서 적용(適用)된 최적화(最適化) 기법(技法)은 수정(修正) Newton-Raphson 법(法)을 이용한 SUMT 알고리즘이다. 본(本) 알고리즘을 2종(種)의 뼈대구조물(構造物)에 시행(試行)해 보았고, 본(本) 알고리즘의 수감성(收歛性), 적용가능성(適用可能性) 및 안정성(安定性)을 검토(檢討)하기 위해 문헌(文獻)(10)의 수치결과(數値結果)와도 비교분석(比較分析)하였다. 결론적(結論的)으로 수치분석(數値分析)을 통(通)하여 CP110과 Hognestad et al.의 경제성(經濟性) 비교(比較)와 본(本) 알고리즘의 적용가능성(適用可能性), 안정성(安定性), 수감성(收歛性) 및 확실성(確實性) 등에 대하여 논의(論議)되었다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제1권1호
• /
• 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.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제3권4호
• /
• pp.149-155
• /
• 1983

유한요소법(有限要素法)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 평면(平面)뼈대구조물(構造物)의 비선형수치해석법(非線型數値解析法)을 제시(提示)하였다. 콘크리트의 구열(龜裂), 철근(鐵筋)의 강복등(降伏等) 재료상(材料上)의 비선형성(非線型性)을 고려(考慮)하였다. 이 방법(方法)에 의하면 휨에 의해 파괴(破壞)되는 철근(鐵筋)콘크리트 평면(平面)뼈대구조물(構造物)의 사용하중(使用荷重) 및 극한하중(極限荷重) 영역(領域)을 통(通)한 응답(應答)에 대한 정확(正確)한 수치해(數値解)를 얻을 수 있다. 이 방법(方法)의 정확성(正確性)과 유용성(有用性)을 입증(立證)하기 위해 수치해석예(數値解析例)를 제시(提示)하고 이를 실험결과(實驗結果)와 다른 연구(硏究)에 의한 해석결과(解析結果)와 비교(比較)하였다.

• 전산구조공학
• /
• 제7권3호
• /
• pp.37-40
• /
• 1994

현재까지 구조해석에는 유한요소법이 가장 널리 사용되고 있으므로, 이 글에서도 유한요소법이 사용됨을 전제로 모든 과정을 논의한다. 유한요소라이브러리에서 뼈대구조물에 가장 적합한 것은 보요소(beam element)라 할 수 있다. 따라서 여기에서는 보요소를 주로 이용하는 유한요소법에 근거를 두고 뼈대구조물의 최적화 설계과정을 기술하기로 한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제14권1호
• /
• pp.59-67
• /
• 2002

2층, 1경간 그리고 횡지지되지 않은 3차원 강뼈대 구조물의 극한강도 실험을 수행하였다. 과거의 강뼈대 구조물 실험은 2차원 구조물들의 실험이 대부분이었으므로 이 분야의 지식을 확대하기 위하여 3차원 실험에 대한 연구가 필요하다. 실험체에 수직과 수평 비비례하중을 재하하여 하중-변위곡선을 얻었다. 실험결과들은 3차원 비선형 해석의 검증을 위하여 유용하게 사용될 수 있다. ABAQUS를 이용한 3차원 비선형해석으로 얻은 결과를 실험 데이타와 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제5권2호
• /
• pp.59-66
• /
• 2001

구조물 내진설계의 개념은 기존요구조건이라는 조항으로 시방서에 규정되어 있으며 구조물이 지진발생시에 안전성과 경제성을 최대한 확보할 수 있으며 비선형시간 이력해석을 수행하여 자진시의 동적거동을 기술함으로써 확인할 수 있다. 내진설계에 보편적으로 적용하는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형동적거동의 영향을 거동계수로 반영하므로 파괴메카니즘 및 기본 요구조건의 만족여부를 거동계수를 구하는 과정으로 결정할 수 있다. 이 연구에서는 내진설계방식에 의해 설계된 약진지역에 의한 화학공장건물의 모델인 3차원 철골뼈대구조물을 선정하고 거동계수를 결정하는 과정을 수행하여 지진시의 동적거동을 확인하였다. 이 연구의 결과, 현 시방서의 응답스펙트럼해석법에 적용되는 거동계수는 강진지역의 구조물의 경우 기능성 및 안정성 한계를 제시하지만 약진지역 구조물의 경우는 실제 동적거동과 무관하다는것과 약진 지역에 위치한 구조물의 내진설계에는 시방서가 제시한 내진설계방식을 적용하는 것이 주요한 사항임을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.339-348
• /
• 2002

본 논문에서는 비선형 해석을 이용한 강뼈대 구조물의 자동화설계를 수행한다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려한다. 보-기둥 부재에 대하여 전단변형 효과를 고려한다. 자동화 설계 기법으로는 직접 탐색법을 사용한다. LRFD의 상관방정식으로 각각의 부재의 상관 계수 값을 계산하여 가장 큰 상관 계수 값을 가지는 부재의 크기를 데이터베이스에서 단계별로 증가시킨다. 목적함수는 강뼈대 구조물의 중량을 사용하며, 계약조건식은 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성도를 고려한다. 2차원과 3차원 2층 강뼈대구조물에 대한 예제 해석을 수행한다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.315-327
• /
• 2002

본 연구의 목적은 패널영역을 고려한 2차 탄소성힌지해석을 이용한 평면 강뼈대구조물의 이산화 최적설계알고리즘을 개발하는데 있다. 강뼈대구조물의 일반적인 해석은 구조물의 거동에서 패널영역 변형의 효과를 고려하지 않는다. 최적설계의 목적함수는 강뼈대구조물의 중량을 함수로 취하였으며, 제약조건식은 하중저항계수법(AISC-LRFD1994)시방규정을 근거로 하였다. 강뼈대구조물의 해석에서 현실적인 모델 사용의 중요성을 입증하기 위해 접합부 모델에서 패널영역을 고려하지 않은 수치해석과의 비교로부터 이 모델의 타당성이 판명되어진다. 개발된 알고리즘은 범용 프로그램인 SAP2000의 치적설계결과와 비교하여 본 연구에서 개발된 최적화 알고리즘의 타당성을 입증하였다. 이 연구의 결과는 일반적인 강뼈대구조물의 설계방법보다 패널영역의 거동을 고려한 최적설계 알고리즘이 더 경제적인 설계라는 것을 나타내었다.

• 전산구조공학
• /
• 제11권1호
• /
• pp.46-57
• /
• 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.