• 제목/요약/키워드: Truss model

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피라미드 트러스 코어 단위셀의 기계적 특성에 관한 해석적 및 수치적 연구 (Analytical and Numerical Study on Mechanical Behavior of Unit Cell of Pyramidal Truss Core Structures)

  • 김상우;이영선;강범수
    • 한국정밀공학회지
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    • 제28권5호
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    • pp.623-631
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    • 2011
  • Metallic sandwich panels based on a truss core structure have been developed for a wide range of potential applications with their lightweight and multi-functionality. Structural performance of sandwich panels can be predicted from the studies on mechanical behavior of a unit cell of truss core structures. Analytical investigations on the unit cell provide approximated guidelines for the design of overall core structures for a specific application in short time. In this study, the effects of geometrical parameters on mechanical behavior of a pyramidal shape of unit cell were investigated with analytical models. The unit cell with truss member angle of 45 degree was considered as reference model and other models were designed to have the same weight and projected area but different truss member angle. All truss members were assumed to be connected with pin joint in analytical models. Under the assumptions, the equivalent strength and stiffness of the unit cell under compressive and shear loads were predicted and compared. And finally, the optimum core member angle to have maximum mechanical property could be calculated and verified with FE analysis results.

Experimental investigation on strength of CFRST composite truss girder

  • Yinping Ma;Yongjian Liu;Kun Wang
    • Steel and Composite Structures
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    • 제48권6호
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    • pp.667-679
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    • 2023
  • Concrete filled rectangular steel tubular (CFRST) composite truss girder is composed of the CFRST truss and concrete slab. The failure mechanism of the girder was different under bending and shear failure modes. The bending and shear strength of the girder were investigated experimentally. The influences of composite effect and shear to span ratio on failure modes of the girder was studied. Results indicated that the top chord and the joint of the truss were strengthened by the composited effect. The failure modes of the specimens were changed from the joint on top chord to the bottom chord. However, the composite effect had limited effect on the failure modes of the girder with small shear to span ratio. The concrete slab and top chord can be regarded as the composite top chord. In this case, the axial force distribution of the girder was close to the pin-jointed truss model. An approach of strength prediction was proposed which can take the composite effect and shear to span ratio into account. The approach gave accurate predictions on the strength of CFRST composite truss girder under different bending and shear failure modes.

Topology optimization of bracing systems using a truss-like material model

  • Zhou, Kemin
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제58권2호
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    • pp.231-242
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    • 2016
  • To minimize the compliance of frame, a method to optimize the topology of bracing system in a frame is presented. The frame is first filled uniformly with a truss-like continuum, in which there are an infinite number of members. The frame and truss-like continuum are analysed by the finite element method altogether. By optimizing the distribution of members in the truss-like continuum over the whole design domain, the optimal bracing pattern is determined. As a result, the frame's lateral stiffness is enforced. Structural compliance and displacement are decreased greatly with a smaller increase in material volume. Since optimal bracing systems are described by the distribution field of members, rather than by elements, fewer elements are needed to establish the detailed structure. Furthermore, no numerical instability exists. Therefore it has high calculation effectiveness.

파라메트릭 사양필터를 이용한 트러스 구조물의 손상 검출 (Damage Detection of Truss Structures Using Parametric Projection Filter Theory)

  • 문효준;서일교
    • 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국공간정보시스템학회 2004년도 춘계 학술발표회 논문집 제1권1호(통권1호)
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    • pp.29-36
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    • 2004
  • In this paper, a study of damage detection for 2-Dimensional Truss Structures using the parametric projection filter theory is presented. Many researchers are interested in inverse problem and one of solution procedures for inverse problems that are very effective is the approach using the filtering algorithm in conjunction with numerical solution methods. In filtering algorithm, the Kalman filtering algorithm is well known and have been applied to many kind of inverse problems. In this paper, the Parametric projection filtering in conjunction with structural analysis is applied to the identification of damages in 2-D truss structures. The natural frequency and modes of damaged truss model are adopted as the measurement data. The effectiveness of proposed method is verified through the numerical examples.

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확장 칼만 필터를 이용한 기설 트러스 구조물의 손상 검출 (Damage Detection of Existing Truss Structures Using Extended Kalman Filter)

  • 서일교
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제3권3호
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    • pp.167-176
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    • 1999
  • This paper is concerned with the damage detection of existing 2 and 3-dimensional truss structures based on free vibration equation and extended Kalman filter. The local damage is characterized in terms of the stiffness degradation of damaged members. As the observed data, the natural frequencies and mode shapes of damaged truss structure model are adopted. Both location and stiffness of damaged parts of members in truss structures can be estimated by the proposed inverse solution procedure. The applicability and effectiveness of proposed inverse solution procedure are demonstrated through the numerical examples.

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휨모멘트 효과가 고려된 변환각 트러스 모델에 의한 철근콘크리트 보의 전단거동 예측 (Shear Behavior Prediction of Reinforced Concrete Beams by Transformation Angle Truss Model Considered Bending Moment Effect)

  • 김상우;이정윤
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제14권6호
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    • pp.910-921
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    • 2002
  • 철근콘크리트 보의 전단거동을 예측하기 위하여 휨모멘트가 고려된 변환각 트러스 모델(TATM)을 제안하였다. 제안된 TATM으로 구한 전단응력-전단변형률 관계는 본 연구에서 수행된 실험결과와 잘 일치하였다. 또한, TATM으로 구한 전단강도는 다양한 전단스팬비와 지점형태 및 단면형태를 가지는 총 170개 실험결과와 비교되었다. TATM에 의한 해석결과는 평균 0.96, 변동계수 11.9 %로서 기존의 트러스 모델에 의한 해석결과보다 실험결과를 더 잘 예측하였으며, 해석결과에 대한 실험결과의 비는 a/d와 η에 관계없이 거의 일정하였다.

마이크로 격자트러스모델을 이용한 반복강성제어법에 의한 콘크리트 구조형태의 최적화 (Structural Layout Design for Concrete Structures Based on the Repeated Control Method by Using Micro Lattice Truss Model)

  • 최익창;유미일랑
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제20권6호
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    • pp.705-712
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    • 2008
  • 본 연구에서는 그라운드 구조법을 이용하여 콘크리트 구조형태의 최적화에 대한 수치 실험을 하였다. 마이크로 격자 모델은 단위 셀의 집합체로 구성되었다. 해석 과정은 각 부재의 응답계를 강성에 피드백 시켜서 유한요소해석을 반복하였다. 이 해석의 반복을 통하여, 트러스 모델은 수리적 최적화 수법이 아니라 국소적인 응력 상태를 이용하여 위상적인 구조 형태와 구조적 형상을 표현하였다. 격자 트러스 모델을 여러 예제에 적용하여 형상 배치 문제를 해석하는데 성공하였다.

Free vibration analysis of tall buildings with outrigger-belt truss system

  • Malekinejad, Mohsen;Rahgozar, Reza
    • Earthquakes and Structures
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    • 제2권1호
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    • pp.89-107
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    • 2011
  • In this paper a simple mathematical model is presented for estimating the natural frequencies and corresponding mode shapes of a tall building with outrigger-belt truss system. For this purposes an equivalent continuum system is analyzed in which a tall building structure is replaced by an idealized cantilever continuum beam representing the structural characteristics. The equivalent system is comprised of a cantilever shear beam in parallel to a cantilever flexural beam that is constrained by a rotational spring at outrigger-belt truss location. The mathematical modeling and the derivation of the equation of motion are given for the cantilevers with identically paralleled and rotational spring. The equation of motion and the associated boundary conditions are analytically obtained by using Hamilton's variational principle. After obtaining non-trivial solution of the eigensystem, the resulting is used to determine the natural frequencies and associated mode shapes of free vibration analysis. A numerical example for a 40 story tall building has been solved with proposed method and finite element method. The results of the proposed mathematical model have good adaptation with those obtained from finite element analysis. Proposed model is practically suitable for quick evaluations during the preliminary design stages.

변환각 트러스 모델에 의한 축력을 받는 철근콘크리트 부재의 전단강도 예측 (Shear Strength Prediction of Reinforced Concrete Members Subjected In Axial force using Transformation Angle Truss Model)

  • 김상우;이정윤
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제16권6호
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    • pp.813-822
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    • 2004
  • 축하중을 받는 철근콘크리트 부재의 전단강도를 예측하기 위하여, 본 연구에서는 전단력과 축하중 및 휨모멘트를 받는 철근 콘크리트 부재의 전단거동을 예측할 수 있는 변환각 트러스 모델(TATM)을 제안하였다. TATM에서, 축력의 영향을 고려하기 위하여 축압축력이 증가할수록 고정각은 감소하며 균열 방향의 콘크리트 전단저항은 증가한다. TATM의 예측결과가 축력을 받는 철근콘크리트 부재에 대하여 정확성과 신뢰성을 가지는지 검증하기 위하여, 축력을 받는 총 67개의 전단실험 결과를 수집하였으며, TATM 및 기존의 트러스 모델(MCFT, RA-STM FA-STM)과 비교하였다. 수집한 실험결과와 해석결과를 비교한 결과, TATM에 의한 해석결과는 실험결과를 평균 0.95, 변동계수 $12.0\%$로 기존의 트러스 모델보다 더 정확히 예측하였으며, 철근능력비, 축력, 전단경간비 및 압축철근비의 영향을 받지 않았다.

단순 트러스 모델에 의한 철근콘크리트 교량 바닥판의 펀칭전단강도 (Punching Shear Strength of RC Slabs by Simple Truss Model)

  • 이용우;황훈희
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권2A호
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    • pp.187-196
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    • 2008
  • 이 연구에서는 단순 트러스 모델을 이용한 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단강도 평가방안을 제안하였다. 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단 해석의 본질적인 어려움을 극복하기 위해 집중하중이 작용하는 바닥판을 펀칭전단 파괴 형태에 기초하여 펀칭콘과 나머지 부분의 소구조체로 구분하였다. 펀칭콘의 강도는 이상화한 트러스의 경사압축부재의 강성도로써 유도되었다. 수평변위를 제어하고 있는 롤러지점의 수평방향 스프링 부재의 강성도는 펀칭콘 내에 포함된 철근에 의하여 결정되었다. 3차원 구조물의 2차원화에 따른 오차와 해석과정에 포함되지 않은 나머지 소구조체의 강성도 등에 기인하는 불확실성들을 포함하기 위하여 경사압축재의 초기각은 실험결과들에 대해 주인장 철근비를 변수로 수행된 회귀분석을 통하여 구하였다. 단순 트러스 모델로부터 구한 펀칭전단강도는 실험결과와의 비교에서 신뢰성이 높은 것으로 나타났다. 단순 트러스 모델의 스냅스로우(snap-through)좌굴해석으로부터 구한 펀칭전단강도는 철근콘크리트 바닥판의 펀칭전단강도의 검토에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.