• 대한토목학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.95-109
• /
• 1993

본(本) 연구(研究)에서는 Mode분할기법(分割技法)을 이용(利用)하여 아치구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)를 시도(試圖)하였다. 본(本) 연구(研究)에서는 아치리브를 유한개(有限個)의 직선부재(直線部材)로 구성(構成)되어 있는 것으로 하고 상관방정식(相關方程式)과 허용응력(許容應力) 및 좌굴제약(挫屈制約)까지 포함(包含)하여 2골절(滑節)아치와 양단고정(兩端固定)아치의 형상(形狀)을 최적화(最適化)할 수 있도록 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 본(本) 연구(研究)의 제(第) 1단계(段階)(level 1)에서는 다른 연구(研究)와 달리 근사화(近似化)한 아치구조물(構造物)의 강성도행렬(剛性度行列)(stiffness matrix)과 기하강성도행렬(幾何剛性度行列)(geometric stiffness matrix)관계(關係)로부터 Ray leigh-Ritz법(法)으로 좌굴하중(挫屈荷重)을 구(求)하고, 설계공간법(設計空間法)에 의한 감도해석(感度解析)으로 부재력(部材力)을 근사화(近似化)함으로써 구조해석수(構造解析數)를 줄일 수 있었다. 목적함수(目的凾數)는 구조물(構造物)의 중량(重量)이 최소(最小)가 되도록 중량함수(重量凾數)로 택(擇)하였다. 제약조건식(制約條件式)으로는 허용응력(許容應力), 좌굴응력(挫屈應力) 및 설계변수( 設計變數) 상(上) 하한치제약(下限値制約)을 부과(附課)하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 제(第) 2단계(段階)(level 2)에서는 설계변수(設計變數) 및 조정변수(調整變數)를 절점좌표(節點座標)로 하고 목적함수(目的凾數)로는 중량함수(重量凾數)로 하여 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 절점좌표(節點座標)만을 설계변수(設計變數)로 함으로써 무제약최적화문제(無制約最適化問題)로 형성(形成)되므로 최적화(最適化) 과정(過程)이 용이(容易)하다. 본(本) 연구(研究)의 알고리즘을 아치구조물(構造物)에 적용(適用)한 결과(結果) 본(本) 연구(研究)는 아치구조물(構造物)의 형태(形態), 제약조건식(制約條件式)에 구애(拘碍)받지 않고 최적해(最適解)에 효율적(效率的)으로 수렴(收斂)하였고 아치구조물(構造物)의 최적형상(最適形狀)은 제약조건식(制約條件式)에 따라 상이(相異)하였으며 중량(重量)은 제약조건식(制約條件式) 및 아치의 형상(形狀)에 따라 다소(多少)의 차이(差異)는 있으나 형상최적화(形狀最適化)로 17.7%-91.7%까지 감소(減少)시킬 수 있다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제45권1호
• /
• pp.133-145
• /
• 2022

Steel fiber composite bar (SFCB) is a novel type of reinforcement, which has good ductility and durability performance. Due to the unique pseudo strain hardening tensile behavior of SFCB, different flexural behavior is expected of SFCB reinforced concrete (SFCB-RC) beams from traditional steel bar reinforced concrete (S-RC) beams and FRP bar reinforced concrete (F-RC) beams. To investigate the flexural behavior of SFCB-RC beam, four points bending tests were carried out and different flexural behaviors between S/F/SFCB-RC beams were discussed. An flexural analytical model of SFCB-RC beams is proposed and proved by the current and existing experimental results. Based on the proposed model, the influence of the fiber volume ratio R of the SFCB on the flexural behavior of SFCB-RC beams is discussed. The results show that the proposed model is effective for all S/F/SFCB-RC flexural members. Fiber volume ratio R is a key parameter affecting the flexural behavior of SFCB-RC. By controlling the fiber volume ratio of SFCB reinforcements, the flexural behavior of the SFCB-RC flexural members such as bearing capacity, bending stiffness, ductility and repairability of SFCB-RC structures can be designed.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제81권6호
• /
• pp.715-728
• /
• 2022

A new type of buckling-restrained braces (BRBs) with a longitudinally profiled steel plate working as the core (LPBRB) is proposed and experimentally investigated. Different from conventional BRBs with a constant thickness core, both stiffness and strength of the longitudinally profiled steel core along its longitudinal direction can change through itself variable thickness, thus the construction of LPBRB saves material and reduces the processing cost. Four full-scale component tests were conducted under quasi-static cyclic loading to evaluate the seismic performance of LPBRB. Three stiffening methods were used to improve the fatigue performance of LPBRBs, which were bolt-assembled T-shaped stiffening ribs, partly-welded stiffening ribs and stiffening segment without rib. The experimental results showed LPBRB specimens displayed stable hysteretic behavior and satisfactory seismic property. There was no instability or rupture until the axial ductility ratio achieved 11.0. Failure modes included the out-of-plane buckling of the stiffening part outside the restraining member and core plate fatigue fracture around the longitudinally profiled segment. The effect of the stiffening methods on the fatigue performance is discussed. The critical buckling load of longitudinally profiled segment is derived using Euler theory. The local bulging behavior of the outer steel tube is analyzed with an equivalent beam model. The design recommendations for LPBRB are presented finally.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제42권5호
• /
• pp.571-578
• /
• 2014

As a way of developing wooden joint development, a glass fiber reinforced wood plate was manufactured to replace a steel plate. Also, the fracture toughness was evaluated. Through application to a cantilever-type specimen made of a column and a beam, the moment resistance performance was evaluated. For the fracture toughness specimen of the wood plate, 12 types were manufactured by varying the combination of a main member (veneer and plywood) and reinforcement (glass fiber sheet and glass fiber cloth). The results of the fracture toughness test indicated that the 5% yield load of the specimen using plywood was 18% higher than that of the specimen using veneer, and that the specimen reinforced by inserting glass fiber sheets between testing materials (Type-3-PS) had the highest average 5% yield load 4841 N. Thus, a moment resistance strength test was performed by applying Type-3-PS to a column-beam joint. The results of the test indicated that compared to the specimen using a steel plate and a drift pin (Type-A), the maximum moment ratio of the specimen using a glass fiber reinforced wood plate (Type-3-PS) and a drift pin (Type-B) was 0.79; and that a rupture occurred in the wood plate due to high stiffness of the drift pin. The maximum moment ratio of the specimen using a glass fiber reinforced wood plate (Type-3-PS) and a glass fiber reinforced wooden laminated pin (Type-C) was 0.67, which showed low performance. However, unlike Type-A, a ductile fracture occurred on Type-C, and the load gradually decreased even after the maximum moment.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제22권1호
• /
• pp.141-159
• /
• 2016

Commonly in steel frames, steel beam and concrete slab are connected together by shear keys to work as a unit member which is called composite beam. When a composite beam is subjected to positive bending, flexural strength and stiffness of the beam can be increased due to "composite action". At the same time despite these advantages, composite action increases the strain at the beam bottom flange and it might affect beam plastic rotation capacity. This paper presents results of study on the rotation capacity of composite beam connected to Rectangular Hollow Section (RHS) column in the steel moment resisting frame buildings. Due to out-of-plane deformation of column flange, moment transfer efficiency of web connection is reduced and this results in reduction of beam plastic rotation capacity. In order to investigate the effects of width-to-thickness ratio (B/t) of RHS column on the rotation capacity of composite beam, cyclic loading tests were conducted on three full scale beam-to-column subassemblies. Detailed study on the different steel beam damages and concrete slab damages are presented. Experimental data showed the importance of this parameter of RHS column on the seismic behavior of composite beams. It is found that occurrence of severe concrete bearing crush at the face of RHS column of specimen with smaller width-to-thickness ratio resulted in considerable reduction on the rate of strain increase in the bottom flange. This behavior resulted in considerable improvement of rotation capacity of this specimen compared with composite and even bare steel beam connected to the RHS column with larger width-to-thickness ratio.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.25-34
• /
• 2009

큰 휨 지지력을 제공하는 테두리 보가 없이 기둥과 바닥판만으로 구성된 플랫 플레이트 시스템은 응력 조건뿐만 아니라 사용성 조건에 의하여 구조적 성능이 결정될 수 있다. 시공 순서 및 그에 따른 동바리로 연결되어 있는 슬래브들 간의 시공 하중 분포에 대한 영향이 플랫 플레이트의 단기 및 장기 성능에 대한 중요한 영향 요소가 될 수 있다. 이 연구에서는 슬래브 처짐 산정을 위하여, 선형해석 프로그램을 이용하여 시공 순서 및 콘크리트 균열효과를 고려할 수 있는 실용해석 기법을 제시한다. 구조설계기준에서 제시하고 있는 1방향 휨부재의 처짐 산정을 위한 유효단면 2차 모멘트의 개념을 2방향 슬래브 시스템인 플랫 플레이트의 유한요소해석에 확장하여 적용한다. 플랫 플레이트 시스템의 처짐에 대한 시공 중 과하중의 영향을 분석하기 위하여, 간편법에 의하여 산정된 시공 하중의 지배조건들에 대하여 제안된 실용해석 기법을 적용한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.13-27
• /
• 2011

본 연구에서는 기하학적 비선형 해석을 통해 완성계 사장교의 주요한 좌굴 거동 특성을 규명하였다. 본 해석 연구에서는 케이블의 자중에 의한 새그효과, 주탑 및 거더의 보-기둥 효과, 그리고 대변위 효과 등의 주요한 기하학적 비선형성이 직접적인 비선형 해석을 통해 고려되었다. 주탑과 거더는 비선형 프레임 요소로 모델링 되었고, 케이블은 비선형 등가 트러스 요소로 모델링 되었다. 차량하중으로 가정된 활하중이 고려되었는데, 활하중 해석 전에 고정하중을 합리적으로 고려하기 위해 초기 형상 해석이 수행되었다. 작용하는 활하중 형태에 따른 주요한 비선형 반응을 케이블 배치 형식에 따라 비교 하였고, 이 후 좌굴 안정성에 큰 영향을 미치는 활하중 형태에 대해 케이블의 배치 형식, 주탑과 거더 간 강성비, 케이블의 단면적, 케이블의 단수 등의 기하학적 특성이 좌굴 모드 및 임계 하중 계수의 변화에 미치는 영향을 규명하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.555-564
• /
• 2013

이 연구에서는 연속 거더교의 외부강선 보강 효과를 극대화할 수 있는 효율적인 방법을 도출하였다. 등가하중개념을 적용하여 기존 방법 대비 제안된 보강 방법의 개선점을 명확히 분석하였다. 보강 효과의 검증을 위해 연속보의 외부강선 보강 실험을 실시하여 외부강선에 의한 내하력 향상 효과를 고찰하였다. 연속보 실험체는 콘크리트 거더 연속교의 일반적인 시공법과 동일하게 바닥판 슬래브 부분만을 연속화하여 제작하였다. 실험 결과 동일한 크기의 외력이 작용할 때 외부강선이 보강된 실험체는 보강되지 않은 실험체에 비해 처짐이나 변형률이 대폭 감소하는 경향을 보였으며, 부재의 강성도 또한 증가하였다. 특히 제안된 방법은 연속교 중간 지점부의 부모멘트에 의한 바닥판의 인장응력을 효과적으로 감소시킬 수 있음이 확인되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.249-257
• /
• 2017

최근 당진-평택시에 위치한 서해대교에서 낙뢰로 인한 케이블 단선사고가 발생하였다. 이것은 자연발생 사고로 결론이 났지만 케이블교량의 단선으로 인하여 안전문제를 재검토하는 과정이 매우 중요한 일임을 상기하게 된 사건이다. 즉, 케이블 교량에서 케이블의 역할은 구조물의 안전에 지대한 영향을 미치며 이로 인해 전체구조체계에 대한 영향을 파악할 필요가 대두 되었다. 케이블 교량은 주 탑을 세우고 바닥판을 케이블로 지지하는 경제적 교량으로 케이블의 영향은 주 부재로써 전 교량시스템의 안전에 영향이 큰 부재이다. 사장교에서 케이블은 케이블의 장력이 변할 때 발생하는 사하중으로 인한 처짐의 변화 때문에 비선형 성을 가진다. 동적해석은 변형 된 사하중 접선강도행렬을 사용하여 되며 새로운 개념은 전체 교량에 대한 케이블 진동 (면내 및 스윙 모두)의 효과를 연구하기 위해 케이블을 여러 요소로 분할하였다. 이 연구의 결과는 전반적인 교량 역학에 케이블 진동의 중요성을 보여준다.

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