• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.91-100
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• 2005

본 연구는 구조물의 정량적 강성설계 기법 개발, 즉 부재 단위의 강성 재설계를 통한 전역 자유도 변위의 정량적 조절 기법개발을 궁극적 목적으로 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 전역 자유도에 대한 부재의 변위기여도계수와 내력기여도계수를 유도하고, 이를 이용하여 특정 변위를 정량적으로 예측, 제어할 수 있도록 부재 강성과 특정 변위간의 상관식을 유도 제시하였다. 간단한 예제 구조물의 해석과 제안식 적용을 통한 변위 예측값 사이의 비교를 통하여 제안식을 검증하였다. 정정구조물의 경우 본 상관식은 정해로서, 이를 이용하여 폭정 변위를 원하는 목표치로 정확하게 제어할 수 있으며, 부정정구조물의 경우에도 부재 내력 재분배에 의한 오차가 발생하기는 함에도 불구하고 각 부재 강성과 특정 변위간의 상관성과 경향을 제시함으로써 매우 유용하게 활용될 수 있다. 본 연구에서 제안하는 정량적 변위 제어 기법은 강성설계가 전체 설계 결과를 지배하게 되는 대 공간구조물 또는 초고층건물의 설계 시 유용할 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권2호
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• pp.160-172
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• 2022

현재 국내 화약류 간이저장소에 대한 설계 규정은 화약류 저장량이 적다는 이유로 구조기준은 구조물의 벽체 종류 및 두께에 대한 기준만이 제시되어 있다. 이러한 이유로 간이저장소 내부 폭발 시 2차 피해에 대한 우려가 있어 현재의 기준에 대한 재검증이 필요하다. 본 연구에서는 간이저장소 내부에서 TNT 15 kg 폭발을 가정하여 강건설계 실험설계법 및 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과를 토대로 동일 시간 조건에 발생하는 구조물의 변위를 분석하였으며 이를 통해 기여도 평가를 실시하였다. 기여도 평가 결과 콘크리트 두께가 가장 기여도가 높은 것으로 파악되었으며, 콘크리트 강도 및 철근 배열의 경우 콘크리트 두께에 비하여 낮은 수준의 기여도를 보였다. 철근 직경의 경우 구조물 변위에 대한 기여도가 현저히 낮은 것으로 파악되었다. 또한 현재 적용되고 있는 간이저장소에 대한 구조기준은 방폭성능이 부족하여 새로운 설계기준을 제시할 필요가 있었으며 이를 위해 추후 해석 및 실제 실험에 적용할 설계 인자를 선정하였다. 콘크리트 두께의 경우 발생 변위의 양상을 고려하여 15 cm, 콘크리트 강도는 입구 배출 압력을 고려하여 일반 콘크리트, 철근 배열은 발생 변위의 평균이 가장 작은 인자, 철근 직경의 경우 발생 변위의 차이가 낮아 경제성을 고려하여 가장 작은 수준의 인자를 설계변수로서 선정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.357-367
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• 2006

재분배 기법은 민감도 해석 없이 변위에 대한 각 부재의 변위기여도를 간단하게 계산 한 후, 변위기여도에 근거하여 물량을 분배함으로서 변위를 제어할 수 있는 실용적인 고층건물 변위 설계법으로 인식되고 있다. 그러나 에너지 이론에 근거한 재분배 기법은 하중 조건에 따라서 서로 다른 변위기여도를 가질 수 있게 되며, 특히 횡력 뿐만 아니라 상당한 량의 연직하중도 함께 받고 있는 고층건물의 재분배 기법 적용시의 변위기여도 계산에는 연직하중의 영향이 고려하여야 한다. 또한, 고층 건물의 변위설계에 재분배 기법을 적용하기 위해서는 실용성을 높이기 위해서 부재 그룹핑이 고려되어지는데 부재 그룹핑 고려에 따른 연직하중의 영향을 다르게 나타나게 된다. 그러므로, 본 연구에서는 하중의 종류와 부재 그룹핑 여부를 변수로 하여 세 가지의 재분배 알고리즘을 개발한 후, 이를 20층 강접 골조 전단벽 예제와 60층 아웃리거 예제의 변위 설계 적용하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.69-80
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• 2008

본 연구에서는 중고층 건물과 같이 고차모드의 영향이 커지는 구조물의 지진에 대한 성능점을 간략하고 정확하게 구할 수 있는 개선된 능력스펙트럼법을 제안한다. 능력스펙트럼법은 주어진 지진의 응답스펙트럼과 다자유도 구조물을 변환한 등가 단자유도 시스템을 이용하여 지진으로 인하여 발생하는 지붕층의 최대 비탄성변위를 간략하게 구하는 방법이다. 제안된 방법에서는 구조물의 탄성 및 비탄성 동적해석을 수행하지 않고, 기존의 능력스펙트럼법에서 요구되는 정적푸쉬오버해석과 탄성변위를 이용하여 비탄성변위를 예측하는데, 기존 연구에서 개발한 $C_R$을 이용한다. 본 연구는 제안한 방법의 정확도를 평가하기 위해 LA 지역의 3, 9, 20층 철골모멘트저항골조를 선택한다. 이 건물들의 지진에 대한 각 층별 최대 층간변위비를 개발한 CSM으로 구하고, 이를 비선형 응답이력해석(NL-RHA)으로 구한 결과와 비교하였다. 사용한 지진은 재현주기 475년과 2475년의 위험수준에 대한 각각 20개의 지진집단들이다. 또한 본 연구에서는 ATC-40에 제시된 CSM 방법과 N2 방법으로 구한 각 건물의 최대 층간변위비도 비교한다. 개발된 CSM은 기존에 개발된 방법에 비하여 보다 정확한 최대 층간변위비를 예측하는 것으로 나타났다.

• Earthquakes and Structures
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• 제11권5호
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• pp.741-777
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• 2016

A simplified approach of assessing torsionally balanced (TB) and torsionally unbalanced (TU) low-medium rise buildings of up to 30 m in height is presented in this paper for regions of low-to-moderate seismicity. The Generalised Force Method of Analysis for TB buildings which is illustrated in the early part of the paper involves calculation of the deflection profile of the building in a 2D analysis in order that a capacity diagram can be constructed to intercept with the acceleration-displacement response spectrum diagram representing seismic actions. This approach of calculation on the planar model of a building which involves applying lateral forces to the building (waiving away the need of a dynamic analysis and yet obtaining similar results) has been adapted for determining the deflection behaviour of a TU building in the later part of the paper. Another key original contribution to knowledge is taking into account the strong dependence of the torsional response behaviour of the building on the periodic properties of the applied excitations in relation to the natural periods of vibration of the building. Many of the trends presented are not reflected in provisions of major codes of practices for the seismic design of buildings. The deflection behaviour of the building in response to displacement controlled (DC) excitations is in stark contrast to behaviour in acceleration controlled (AC), or velocity controlled (VC), conditions, and is much easier to generalise. Although DC conditions are rare with buildings not exceeding 30 m in height displacement estimates based on such conditions can be taken as upper bound estimates in order that a conservative prediction of the displacement profile at the edge of a TU building can be obtained conveniently by the use of a constant amplification factor to scale results from planar analysis.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권2호
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• pp.299-313
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• 2015

In this paper, an optimization process using Genetic Algorithm (GA) that mimics biological processes is presented for optimum design of planar frames with semi-rigid connections by selecting suitable standard sections from a specified list taken from American Institute of Steel Construction (AISC). The stress constraints as indicated in AISC-LRFD (American Institute of Steel Construction - Load and Resistance Factor Design), maximum lateral displacement constraints and geometric constraints are considered for optimum design. Two different planar frames with semi-rigid connections taken from the literature are carried out first without considering concrete slab effects in finite element analyses and the results are compared with the ones available in literature. The same optimization procedures are then repeated for full and semi rigid planar frames with composite (steel and concrete) beams. A program is developed in MATLAB for all optimization procedures. Results obtained from this study proved that consideration of the contribution of the concrete on the behavior of the floor beams provides lighter planar frames.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제7권3호
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• pp.330-335
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• 2012

The shape optimization of a Thomson coil actuator used in an arc eliminator is done for fast response by adopting topology modification method. The displacement of the plate in a fixed calculation time is taken as the objective function. The objective function and contribution factor are calculated by using an adaptive equivalent circuit method which has been proved accurate and efficient. Both shape optimization and performance analysis are accomplished based on the segmentation of plate. Through the refinement of the sensitive segments a precise optimal plate shape can be obtained. The effectiveness of the proposed method is proved by the comparison of results before and after the shape optimization.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제7권1호
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• pp.58-63
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• 2012

The shape optimization of a Thomson coil actuator used in an arc eliminator is done for fast response by adopting topology modification method. The displacement of the plate in a fixed calculation time is taken as the objective function. The objective function and contribution factor are calculated by using an adaptive equivalent circuit method which has been proved accurate and efficient. Both shape optimization and performance analysis are accomplished based on the segmentation of plate. Through the refinement of the sensitive segments a precise optimal plate shape can be obtained. The effectiveness of the proposed method is proved by the comparison of results before and after the shape optimization.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권2호
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• pp.503-519
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• 2015

This paper presents an optimization process using Genetic Algorithm (GA) for minimum weight by selecting suitable standard sections from a specified list taken from American Institute of Steel Construction (AISC). The stress constraints obeying AISC-LRFD (American Institute of Steel Construction-Load and Resistance Factor Design), lateral displacement constraints being the top and inter-storey drift, mid-span deflection constraints for the beams and geometric constraints are considered for optimum design by using GA that mimics biological processes. Optimum designs for three different space frames taken from the literature are carried out first without considering concrete slab effects in finite element analyses for the constraints above and the results are compared with the ones available in literature. The same optimization procedures are then repeated for the case of space frames with composite (steel and concrete) beams. A program is coded in MATLAB for the optimization processes. Results obtained in the study showed that consideration of the contribution of the concrete on the behavior of the floor beams results with less steel weight and ends up with more economical designs.

• Advances in concrete construction
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• 제12권5호
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• pp.377-389
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• 2021

Reinforced concrete vertical silos are universal structures that store large amounts of granular materials. Due to the asymmetric structure, heavy load, uneven storage material distribution, and the difference between the storage volume and the storage material bulk density, the corresponding earthquake is very complicated. Some scholars have proposed the calculation method of horizontal forces on reinforced concrete vertical silos under the action of earthquakes. Without considering the effect of torsional effect, this article aims to reveal the expansion factor of the silo group considering the torsional effect through experiments. Through two-way seismic simulation shaking table tests on reinforced concrete column-supported group silo structures, the basic dynamic characteristics of the structure under earthquake are obtained. Taking into account the torsional response, the structure has three types of storage: empty, half and full. A comprehensive analysis of the internal force conditions under the material conditions shows that: the different positions of the group bin model are different, the side bin displacement produces a displacement difference, and a torsional effect occurs; as the mass of the material increases, the structure's natural vibration frequency decreases and the damping ratio Increase; it shows that the storage material plays a role in reducing energy consumption of the model structure, and the contribution value is related to the stiffness difference in different directions of the model itself, providing data reference for other researchers; analyzing and calculating the model stiffness and calculating the internal force of the earthquake. As the horizontal side shift increases in the later period, the torsional effect of the group silo increases, and the shear force at the bottom of the column increases. It is recommended to consider the effect of the torsional effect, and the increase factor of the torsional effect is about 1.15. It can provide a reference for the structural safety design of column-supported silos.