• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.783-791
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• 2002

본 논문에서는 지진하중을 받는 강뼈대구조물의 표준단면에 대한 다목적 최적설계 정식화 방법을 제안하였다. 다목적 최적화 문제는 강재중량, 변형에너지, 안전성을 목적함수로 구성하였다. 표준단면제원을 이용한 다목적 최적설계 문제를 효율적으로 해결하기 위하여 전역기준법(Global Criterion Method)을 이용하였다. 실제적인 대형구조물의 다목적 최적설계 문제를 효율적으로 해결하기 위해 전체 구조계와 구조 요소계로 나누는 다단계 알고리즘을 적용하였고 자동미분을 이용하여 매개변수에 대한 민감도해석을 이용한 근사재해석 기법을 사용하였다. 또한 전체 구조계와 구조 요소계의 연결을 위해 표준단면을 이용하여 단면 2차 모멘트와 단면적, 단면상수와의 관계를 희귀분석 하였다. 수치해석 결과 안정성을 고려한 강 뼈대 구조물의 최적설계 방법은 기존의 방법보다 합리적인 설계를 유도할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.439-452
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• 1994

본 논문에서는 동적하중을 받는 철근 콘크리트 뼈대구조의 경비 최적설계방법과 한계상태 설계 최적화 알고리즘을 제시하였다. 뼈대구조의 동적반응은 모드 중첩법을 이용하여 해석하였으며 뼈대구조의 각 부재를 두 개 이상의 요소로 구성하여 각 요소의 절점에서는 축방향, 횡방향 및 휨방향의 거동을 규명할 수 있도록 3 d.o.f(자유도)로 구성된 강성 매트릭스와 질량 매트릭스를 사용하였다. 철근과 콘크리트의 주 재료 경비로 유도한 목적함수는 한계 상태 설계 규정에 따라 철근 콘크리트 뼈대구조의 역학적 거동의 문제와 사용성 제약조건을 만족하면서 최적화를 이루도록 하였다. 목적함수와 제약조건은 단면의 유효깊이, 보의 폭, 인장과 압축 철근의 단면적, 기둥의 전단 철근 단면적들의 설계변수로 유도하였으며 최적화 문제를 형성하였다. 몇가지 예제를 통하여 동적거동을 고려한 철근 콘크리트 뼈대구조의 자동화된 최적 설계 알고리즘의 가능성, 타당성 및 효율성을 검토하였다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2001년도 공동학술대회
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• pp.46-52
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• 2001

본 연구에서는 롤러로 지지된 슬래브 구조물인 연결통로 구조물에 대한 구조해석을 수행하여, 고정하중(사하중)과 활하중 작용시 대상구조물에 발생되는 최대 변위 및 최대 단면력을 해석하였으며, 극한강도설계법에 의하여 극한강도 및 설계강도를 비교·검토함으로써 대상 연결통로 구조물의 안전성을 평가하였다. 구조해석시 대상구조물을 3차원 뼈대 요소 및 shell 요소로 형상화하여 모델링하였으며, 현재 가장 널리 사용되고 있는 범용 구조해석 프로그램인 SAP 2000 Nonlinear에 의해 구조해석을 수행하였다.(중략)

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.443-453
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• 2013

하이브리드 실험은 수치해석 모형과 물리적 부분구조 모형사이의 상호작용을 통하여 구조물의 거동을 예측하는 실험법이다. 본 연구에서는 지진하중 재하 시 1경간 2층 강 뼈대 구조물에 대한 다자유도 하이브리드 실험을 수행하고 유효성을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 전용 하이브리드 수치해석 프로그램인 FEAPH을 개발하였으며, 최적화된 시스템을 구축하였다. FEAPH은 고정 반복법(Fixed iteration)과 병렬화(Parallelization) 기법을 적용하여 순차적 해석에서 발생되는 비효율적 연산을 개선하였다. 또한, 종전에 데이터 통신과 부분구조물과 해석프로그램간의 인터페이스를 간략화하여 하이브리드 시스템 구성을 최적화 하였다. 그 결과, 입력 가진시간(30초) 대비 약 10%의 실험시간이 소요되었다. 시스템의 신뢰성을 검증하고 선형실험과 강 뼈대 구조물의 동적거동을 예측하기 위해 비선형 실험을 수행하였으며 수치해석과의 변위응답이력은 거의 일치 하였다. 그러나 최대변위에 대한 응답은 다소 차이를 보였으며, 이는 재료 비선형성에 대한 해석상의 오차와 영구변형에 의해 발생한 것으로 판단된다. 따라서 적절한 재료 비선형 모델과 알고리즘의 개선이 이루어지면, 실시간 하이브리드 시스템은 구조물의 동적거동을 예측하는데 유용하게 활용될 것이며, 추후 진동대 실험을 대체할 수 있는 효과적인 실험 방법이 될 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.105-117
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• 1994

평면(平面)뼈대 구조물(構造物)에 대해 기하학적(幾何學的)인 비선형성(非線形性)과 소성(塑性)힌지의 개념(槪念)을 이용한 재료(材料)의 비선형성(非線形性)이 동시에 고려될 수 있도록 한 유한요소이론(有限要素理論) 및 해석방법(解析方法)을 제시한다. 단면(斷面)은 길이방향으로 일정하고, 구형(矩形) 및 I형(形) 단면(斷面)을 갖는 것으로 가정한다. 휨모멘트와 축방향력(軸方向力)의 결합된 효과를 고려한 한계함수(限界凾數) 사용하여 평면(平面)뼈대부재(部材)의 탄소성(彈塑性) 강도(剛度)매트릭스를 유도(誘導)한다. 변위증분법(變位增分法)을 적용하여 탄소성해석(彈塑性解析)에 의한 뼈대 구조물(構造物)의 극한거동(極限擧動)을 추적한다. 예제(例題)들을 통하여 다른 문헌(文獻)의 결과(結果)와 본(本) 연구(硏究)에 의한 결과(結果)를 비교(比較) 분석(分析)함으로써 제시된 이론(理論)의 정당성(正當性) 입증(立證)한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.91-105
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• 1992

절점(節點)의 횡변위(橫變位)(sidesway)가 있는 고층(高層)라멘의 해석(解釋)을 위해서 고전적(古典的) 구조해석(構造解釋)에서는 적절한 방법(方法)이 없다고 볼 수 있다. 잘 알려진 처짐해석(角法)이나 모멘트분배법(分配法) 등도 엄청난 계산량(計算量)이 소요(所要)되기 때문에 효율적(效率的)인 방법(方法)은 못 된다. 본(本) 연구(硏究)는 절점(節點)의 횡변위(橫變位)를 수반하는 고층건물(高層建物)뼈대의 해석(解釋)에 관한 직접적(直接的)인 방법(方法)을 개발한 것이다. 이 절점(節點)의 횡변위(橫變位)는 횡하중(橫荷重)을 받는 경우, 또는 구조물(構造物)이나 수직하중(垂直荷重)이 비대칭(非對稱)인 경우에 일어난다. 여기 제시(提示)된 방법(方法)은 모멘트분배과정(分配過程)에 수차적(遂次的) 수정법(修正法)의 개념(槪念)을 도입하여 수학적(數學的)으로 간단한 방정식(方程式)을 유도(誘導)한 것이다. 수치예(數値例)에 의하면 본(本) 연구(硏究)에 의한 결과치(結果値)는 정해(正解)와 아주 잘 맞고 있음을 나타내고 있다. 이 새로운 방법(方法)은 말할 필요(必要)도 없이 절점변위(節點變位)가 없는 구조(構造)뼈대나 연속(連續)보의 해석(解析)에 훨씬 더 쉽게 적용(適用)할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.123-133
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• 2006

본 연구의 목적은 다단계 동적계획법 및 축차무제약 최소화기법을 이용하여 강접 및 다양한 반강접 접합부 모델을 가진 뼈대 구조물의 최적화 알고리즘을 개발하는데 있다. Bowing effect를 고려한 비선형 보-기둥이론을 사용하였으며, 보-기둥의 접합부는 반강접접합부인 양면 복부앵글을 가진 접합부, 상 하플랜지 접합부, 양면복부앵글을 가진 상 하플랜지 접합부를 고려하여 연구를 수행하였으며, 각 접합부의 해석모델은 수정된 지수모델, 다항식 모델, 파워모델을 사용하였다. 최적화문제에 있어서 목적함수는 강재의 중량을 취하였으며, 설계변수는 부재의 단면치수를 선택하였다. 설계제약조건은 축력, 전단력 및 휨모멘트의 저항성과 사용성에 대해 수식화하였다. 본 연구에서 개발된 기하학적 비선형을 고려한 2차 탄성해석법을 이용하여 강접 및 다양한 모델을 가진 반강접 강뼈대 구조물의 종합적인 연속 최적설계 프로그램을 개발하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.661-672
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• 2003

본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.537-549
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• 2001

본 논문은 강 뼈대 구조물의 보-기둥 접합부의 사실적인 상태를 묘사하기 위하여 부분구속 접합부(Partially Restrained (PR) connections)를 고려한 지진하중 상태하의 신뢰성 해석과 접합부 및 그들에 내재된 불확실성이 구조물의 위험도에 미치는 영향에 관한 연구이다. 신뢰성해석을 위하여 응답면기법(Response Surface Method), 유한요소법(Finite Element Method), 일차신뢰도법(First Order Reliability Method), 그리고 반복선형보간 기법(Iterative Linear Interpolation Scheme)을 효과적으로 결합한 추계유한요소법(Stochastic Finite Element Method)을 제안하였다 일반적으로 모멘트-상대회전각 곡선에 의해서 표현되는 보-기둥에 대한 부분구속 접합부(PR connections)의 거동이 본 논문에서는 네 개의 매개변수를 사용하는 리차드 모델(Four-parameter Richard Model)을 사용하여 모사하였다. 지진하중에 대하여, 부분구속 접합부에서의 재하(Loading), 제하(Unloading) 및 재재하(Reloading) 거동은 모멘트-상대회전각 곡선과 Masing법칙을 사용하여 표현하였다. 시간영역에서 지진가속도를 구조물에 작용시킴으로써 지진하중의 사실적인 재현을 도모하였다. 다양한 주요 비선형성의 원인들을 고려한 부분구속 접합부를 가지는 강 뼈대 구조물의 신뢰성해석이 지진위험도를 평가하기 위하여 수행되었다. 제안된 기법의 명확한 이해를 돕기 위하여 한 예제를 제시하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제4권4호
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• pp.40-46
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• 1992