Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.21
no.1
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pp.61-70
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2021
This paper describes a novel zero-stress member selecting method for sizing optimization of truss structures. When a sizing optimization method with static constraints is implemented, the member stresses are affected sensitively with changing the variables. However, because some truss members are unaffected by specific loading cases, zero-stress states are experienced by the elements. The zero-stress members could affect the computational cost and time of sizing optimization processes. Feature selection approaches can be then used to eliminate the zero-stress member from the whole variables prior to the process of optimization. Several numerical truss examples are tested using the proposed methods.
A novel formulation aiming to achieve optimal design of reinforced concrete (RC) structures is presented here. Optimal sizing and reinforcing for beam and column members in multi-bay and multistory RC structures incorporates optimal stiffness correlation among all structural members and results in cost savings over typical-practice design solutions. A Nonlinear Programming algorithm searches for a minimum cost solution that satisfies ACI 2005 code requirements for axial and flexural loads. Material and labor costs for forming and placing concrete and steel are incorporated as a function of member size using RS Means 2005 cost data. Successful implementation demonstrates the abilities and performance of MATLAB's (The Mathworks, Inc.) Sequential Quadratic Programming algorithm for the design optimization of RC structures. A number of examples are presented that demonstrate the ability of this formulation to achieve optimal designs.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.12
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pp.50-56
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2017
The perimeter structure in high-rise buildings, which plays a major role in resisting lateral forces, is generally formed by the orthogonal placement of the beam and column, but currently various grid patterns are implemented. In a previous study, the adaptability of the $IsoTruss^{(R)}$ grid (ITG) as a perimeter structure was examined. In this study, a method of estimating the required cross sectional area of a member in a preliminary design is proposed. The members of the perimeter structure are placed in three planes, perpendicular (PPR), parallel (PPL) and oblique (POQ) to the lateral loading, and the stiffness of the members in the POQ was taken into account by projecting them onto the PPL or PPR. Three models are established for member size zoning through the height of the building, in order to investigate the effect of the shear and moment in the calculation of the required cross sectional area. To examine the effectiveness of this study, a 64-story building is designed and analyzed. The effect of the member size zoning was examined by comparing the maximum lateral displacement, required steel amount, and axial strength ratio of the columns. Judging from the maximum lateral displacement, which was 97.3% of the allowable limit, the proposed formula seems to be implemental in sizing the members of an ITG structure at the initial stage of member selection.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.09a
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pp.239-246
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2003
A new earthquake design method performing iterative calculations using secant stiffness was developed. The proposed design method has the advantages of convenience and stability in numerical analysis because it uses elastic analysis. At the same time, the proposed design method can accurately estimate the strength and ductility demands on the members because it performs the analysis on the inelastic behavior of structure using iterative calculation. In the present study, the procedure of the proposed design method was established, and a computer program incorporating the proposed method was developed. Design examples using the proposed method were presented, and its advantages were presented by the comparisons with existing design methods using elastic or inelastic analysis. The proposed design method, as an integrated method of analysis and design, can address the earthquake design strategy devised by the engineer, such as ductility limit on each member, the design concept of strong column - weak beam, and etc. Through iterative calculations on the structure preliminarily designed only with member sizing, the strength and ductility demands of each member can be directly calculated so as to satisfy the given design strategy As the result economical and safe design can be achieved.
A two-step method is presented for the optimum design of trusses with available sections under stress and Euler buckling constraints. The shape design of the truss is used as a means to convert the discrete solution into a continuous one. In the first step of the method, a continuous solution is obtained by sizing and shape design using an approximate polynomial expression for the buckling coefficients. In the second step, the member sizes obtained are changed to the nearest available sections and the truss is reconfigured by using the exact values for the buckling coefficients. The optimizer used is based on the sequential quadratic programming and the gradients are evaluated in closed form. The method is illustrated by two numerical examples.
This paper proposes a Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, which is improved by making use of the Harmony Search (HS) approach and called HS-PSO algorithm. A computer code is developed for optimal sizing design of non-linear steel frames with various semi-rigid and rigid beam-to-column connections based on the HS-PSO algorithm. The developed code selects suitable sections for beams and columns, from a standard set of steel sections such as American Institute of Steel Construction (AISC) wide-flange W-shapes, such that the minimum total cost, which comprises total member plus connection costs, is obtained. Stress and displacement constraints of AISC-LRFD code together with the size constraints are imposed on the frame in the optimal design procedure. The nonlinear moment-rotation behavior of connections is modeled using the Frye-Morris polynomial model. Moreover, the P-${\Delta}$ effects of beam-column members are taken into account in the non-linear structural analysis. Three benchmark design examples with several types of connections are presented and the results are compared with those of standard PSO and of other researches as well. The comparison shows that the proposed HS-PSO algorithm performs better both than the PSO and the Big Bang-Big Crunch (BB-BC) methods.
This paper surveys and complements contributions by the National Institute of Standards and Technology to techniques ensuring that the wind tunnel procedure for the design of high-rise structures is based on sound methods and allows unambiguous inter-laboratory comparisons. Developments that enabled substantial advances in these techniques include: Instrumentation for simultaneously measuring pressures at multiple taps; time-domain analysis methods for estimating directional dynamic effects; creation of large simulated extreme directional wind speed data sets; non-parametric methods for estimating mean recurrence intervals (MRIs) of Demand-to-Capacity Indexes (DCIs); and member sizing based on peak DCIs with specified MRIs. To implement these advances changes are needed in the traditional division of tasks between wind and structural engineers. Wind engineers should provide large sets of directional wind speeds, pressure coefficient time series, and estimates of uncertainties in wind speeds and pressure coefficients. Structural engineers should perform the dynamic analyses, estimates of MRIs of wind effects, sensitivity studies, and iterative sizing of structural members. The procedure is transparent, eliminates guesswork inherent in frequency domain methods and due to the lack of pressure measurements, and enables structural engineers to be in full control of the structural design for wind.
Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles
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v.28
no.5
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pp.701-712
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2004
This study is aimed at the application of the apparel size system to be applied for the Internet shopping mall in Korea. Especially this is focused on the presumption of the body measurement according to the age groups and the figure groups. In this regard, a sizing system is to be developed that could be used to approach consumers more easily and provide more fitness and accuracy in terms of size. The target study was on a group of women nineteen to forty-nine years of age. The 4th National Anthropometry Survey data were used in the examination. The results in the study are as follows ; (1) On the Internet apparel shopping malls in relation with this study, no matter what size in the ready-to-wear enterprises was selected by the consumers who once put their information in the member registration, the most appropriate sizes for them are automatically given and transferred to the order forms of chosen enterprises with aid of internal programs of the internet webpage. In addition, when consumers enter their body sizes in the units that are familiar to them, such as inches or centimeters, the units are automatically programed so that they can be converted for the sake of convenience. ; (2) To extract an estimation equation of body size through Multiple Regression Analysis, the circumferences of chest and hip could be presumed by stature, weight, and waist circumference of which most consumers were well aware. For more accurate regression equations, groupings were made in the three categories of age(19∼29/30∼39/40∼49) and in the three body types(Type N, A and H). Then, the regression equations were established for three sectors, $\circled1$ 'chest circumference not filled up', $\circled2$ 'hip circumference not filled up' and $\circled3$ 'neither filled up for chest nor for hip circumference'. The final results of regression were presented in
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.26
no.5
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pp.351-358
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2013
In the electric power supplying industry, outdoor sealing end (pothead) is used and sometimes it is necessary to check the seismic qualification analysis or test which is intended to demonstrate that the equipment have adequate integrity to withstand stress of the specified seismic event and still performs their function. And since the pothead is mounted on the supporting jig, the avoidance of resonance between the pothead and jig is required. In order to design jig, three types of optimization are performed to get the minimum weight while satisfying the natural frequency constraint using ANSYS. Optimal array, position and thickness of truss members of the jig are obtained through topology, shape and sizing optimization process, respectively. And seismic analysis of the pothead on the jig for given RRS acceleration computes the displacement and stress of the pothead which shows the safety of the pothead. The obtained natural frequency, mass, and member thickness of the jig are compared with those of the reference jig which was used for seismic experimental test. The numerical results of the jig in the research is more optimized than the jig used in the experimental test.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.8
no.1
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pp.17-27
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2004
A new earthquake design method performing iterative calculations using secant stiffness was developed. The proposed design method has the advantages of convenience and stability in numerical analysis because it uses elastic analysis. At the same time, the proposed design method can accurately estimate the strength and ductility demands on the members because it performs the analysis on the inelastic behavior of structure using iterative calculation. In the present study, the procedure of the proposed design method was established, and a computer program incorporating the proposed method was developed. Design examples using the proposed method were presented, and its advantages were presented by the comparisons with existing design methods using elastic or inelastic analysis. The proposed design method, as an integrated method of analysis and design, can address the earthquake design strategy devised by the engineer. such as ductility limit on each member, the design concept of strong column - weak beam, and etc. In addition, through iterative calculations on the structure preliminarily designed only with member sizing, the strength and ductility demands of each member can be directly calculated so as to satisfy the given design strategy. As the result. economical and safe design can be achieved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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