• Steel and Composite Structures
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• 제16권3호
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• pp.289-303
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• 2014

In recent, development of construction and design technology gives taller, larger and heavier steel framed structures. With the tendency of increasing high-rise building, this study is strongly related to structural system, one of significant components in structural design. This study presents an innovative structural system, with high performance steel material, diagrid. Its detail, structural analysis, and structural experiments are all included for the development of new structures.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.105-115
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• 2010

최근 초고층 건축물은 비정형적 외관을 갖는 랜드 마크적인 역할과 택지의 효율적인 사용을 위한 수직 도시 기능을 수행한다. 건축물의 외관은 비정형적인 요소로서 3T형태(Twisted, Tilted, Tapered)의 설계안들이 대부분 제안되고 있으며, 세장한 형태의 형상비를 만족하기 위한 새로운 구조시스템의 연구 개발이 활발히 진행 중이다. 다이아그리드 시스템의 하중 전달 메커니즘은 대각 가새(Diagrid)의 삼각형 형상에 기인하여 중력하중 뿐만 아니라 횡하중을 전달하기 때문에 대부분의 기둥이 제거되게 된다. 또한 대각 가새의 축방향 거동(인장/압축)에 의해 전단력을 전달하여 전단 변형이 최소화되기 때문에 기둥이 전단력을 전달하던 기존 방식에 비해 비정형적인 외관에 쉽게 대응할 수 있는 구조시스템이다. 본 연구에서는 싸이클론 타워의 건축 계획안을 바탕으로 접합부 디테일 선정 과정과 접합부의 구조안전성을 유한요소해석을 통해 검증하였다. 이를 통해 응력집중 완화 방안을 제시하여 적절한 캡 플레이트 두께와 캡플레이트 확장 길이를 제시하여 응력집중 현상을 완화하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.737-742
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• 2017

본 최근 기존의 모습과는 다른 고층건물의 형태가 대도시에서 랜드마크로서 주목을 끌고 있으며 혁신적인 건물형태에 대한 탐색은 건축분야에서 지속적으로 이루어질 것이다. 본 연구에서는 소규모의 구조체에 활용되고 있는 $Isotruss^{(R)}$ 그리드를 건물의 외주골조에 적용하여 구조적 성능을 검토하였다. 구조적 거동을 비교하기 위해 다이아그리드 구조시스템을 준거로 하였다. 동일한 규모의 16층, 32층, 48층 건물을 두가지의 구조시스템으로 설계하였다. 아이소트러스 그리드 구조 부재의 선정은 예비적 설계단계로 생각하여 다이아그리드의 강성에 기준한 설계방법을 이용하였다. 경사기둥의 각도로 아이소트러스 구조는 $59^{\circ}$, 다이아그리드 구조는 $68.2^{\circ}$로 하였다. 횡강성, 철골량, 외부골조의 횡력 부담비율, 기둥의 축력 강도비, 고유 진동수를 비교하였다. 6개의 건물 모델을 해석한 결과 두 구조시스템의 구조적 성능은 유사하나 외주골조의 횡하중 분담율이 아이소트러스 그리드 구조가 93.3%로 다이아그리드 구조의 88.7% 보다 약간 커서 코어 기둥의 배치에 있어 유리하다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 아이소트러스 그리드 시스템은 입면형태가 독특할 뿐만 아니라 기존의 구조시스템과 동등한 구조적 성능을 보유한 것으로 보인다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제16권2호
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• pp.70-79
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• 1984

대형 고속증식로용 핵계산 체제(KAERI-26군 단면적 library/1DX/2DB)를 이용하여 SUPER-PHE-NIX I 평형 노심의 초기상태에서의 diagrid 및 Pad팽창에 대한 반응도 계수를 계산, 검토하였다. 노심은 R-Z등가 model로 묘사하고, 2차원 다군 확산 이론 전산코드인 2DB를 사용하여 임계도를 계산하였다. 기초계산으로서 반경방향 및 축방향 균일 괭창에 대한 반응도 계산과 노심구성물질의 원자수 밀도 변화와 노심체적 변화에 대한 반응도 변화량계산을 수행하였다. 균일 팽창으로 고려한 diagrid팽창에 대한 반응도 계수는 -0.553pcm/mil로 계산되었다. 한편 반응도의 온도계수는 -1.0766pcm/$^{\circ}C$로 환산되어 프랑스 발표치 -1.09pcm/$^{\circ}C$와 1.2%오차내로 일치하였다. Diagrid 팽창효과 졔산방법을 활용하여 노심의 불균일 팽창을 유발하는 pad팽창에 대한 반응도 계수 계산을 수행한 바 매우 유용함을 알았다. Pad팽창에 대한 반응도 계수는 평균팽창 model의 경우 -0.2743pcm/mi1, pancake집적 model의 경우 -0.2786pcm/mi1로 각각 계산되었다. 또한 자유팽창 노심에서의 온도변화에 따른 pad 팽창에 대한 반응도 계수는 각 model에 대하여 -0.5766pcm/$^{\circ}C$, -0.5858pcm/$^{\circ}C$로 계산되어 프랑스 발표치 -0.574pcm/$^{\circ}C$와 2% 오차내로 일치하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.375-384
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• 2009

효과적인 횡력저항 시스템중에 하나인 다이아그리드 구조 시스템의 사용이 늘어나고 있다. 하지만 다이아그리드 노드의 바람 및 지진에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 한계가 있다. 특히 용접특성의 반영이 어려운데, 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조적 거동을 알아보기 위해 실제부재의 5분의 1로 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 주요 부위의 용접방법, 설계상세등 5가지 변수에 대하여 총 네 개의 실험체를 제작했다. 한쪽 가새부재에는 압축력을, 다른 쪽 가새부재에는 인장력을 가하는 반복가력 실험을 수행했다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 인장력과 부가모멘트에 의한 파괴와 인장력만에 의한 용접부의 파단으로 나뉜다. 용접방법과 설계상세에 따른 초기강성, 항복강도의 차이는 없었다. 용접방법에 따른 파괴 형상의 차이가 있었으며 설계상세는 에너지 흡수능력에 영향을 미쳤다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.79-88
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• 2011

근래에 들어와서 3T (Twisted, Tapered, Tilted)로 대별되는 비정형 초고층 건축물이 다수 계획되고 있다. 이러한 비정형 초고층 건물을 위해서 구조적인 효율성 및 조형성 때문에 다이어그리드 구조시스템이 현재까지 가장 널리 사용되고 있는 구조시스템 중의 하나이다. 건축적인 조형미 등의 이유로 경사진 비정형 초고층 건물에 대한 계획안이 다수 발표되고 있으며 다수의 구조물들이 다이어그리드 구조시스템을 활용하고 있다. 경사진 비정형 초고층 건물은 횡하중뿐만 아니라 자중에 의해서도 횡방향 변위가 발생한다. 따라서 정형적인 초고층 건물보다 횡방향 응답을 저감시카는 젓이 더 중요한 문제로 대두된다. 본 연구에서는 경사진 다이어그리드 비정형 초고층 건물의 지진응답을 저감시키기 위하여 스마트 TMD를 적용하였고 그 제어성능을 평가하였다. 스마트 TMD를 구성하기 위하여 MR 감쇠기를 사용하였으며 스마트 TMD는 그라운드훅 제어알고리즘을 사용하여 제어하였다. 100 층의 예제구조물에 대하여 제어를 하지 않은 경우와, 일반적인 TMD를 사용한 경우, 그리고 스마트 TMD를 사용하여 제어한 경우를 비교 검토하였다. 수지해석결과 스마트 TMD가 변위 응답 제어에는 우수한 성능을 나타냈지만 가속도응답제어에는 효과적이지 못했다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.17-32
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• 2018

This paper explores the function of a structural skin with an embossed surface applicable to use for tall building structures. The major diagrid system with a secondary embossed surface structure provides an enhanced perimeter structural system by increasing tube section areas and reduces aerodynamic loads by disorienting major organized structure of winds. A parametric study used to investigate an optimized configuration of the embossed structure revealed that the embossed structure has a structural advantage in stiffening the structure, reducing lateral drift to 90% compared to a non-embossed diagrid baseline model, and results of wind load analysis using computational fluid dynamics, demonstrated the proposed embossed system can reduce. The resulting undulating embossed skin geometry presents both opportunities for incorporating versatile interior environments as well as unique challenges for daylighting and thermal control of the envelope. Solar and thermal control requires multiple daylighting solutions to address each local façade surface condition in order to reduce energy loads and meet occupant comfort standards. These findings illustrate that although more complex in geometry, architects and engineers can produce tall buildings that have less impact on our environment by utilizing structural forms that reduce structural steel needed for stiffening, thus reducing embodied $CO^2$, while positively affecting indoor quality and energy performance, all possible while creating a unique urban iconography derived from the performance of building skin.

• 한국디지털건축인테리어학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.67-75
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• 2012

The damage of greenhouse has been increasing due to frequent collapse of frame in greenhouse caused by the heavy snow and strong wind. But, greenhouses are constructed by steel tube members of pipe style and pin connection of them, so these greenhouses are very weak. Therefore, this study was carried out to find the type of member section and structural frame system in stress tolerant greenhouses. The modeling types for analysis were designed in accordance with structural frame configuration and member section in greenhouse. These types of models, which are existing type, diagrid type, symmetric and asymmetric section type of frame member in greenhouse were classified. Displacement analysis varying the vertical and horizontal loads for a series of models was carried out. As a result of this paper, it was verified that the structural frame configuration of diagrid type and asymmetric type of member section is better than existing type in the frame of greenhouses against snow loads and wind loads.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.69-77
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• 2013

초고층 건물의 구조설계시 풍하중에 의한 횡방향 변위를 적절한 값 이내로 줄이는 것이 가장 중요한 문제 중에 하나이다. 이를 위해서 추가적인 감쇠기 및 진동제어장치를 사용하는 방법이 일반적으로 고려되고 있다. 이 때 일반적으로 구조물의 특성은 변화없이 추가되는 제어장치에 대해서만 최적설계를 수행하게 된다. 본 연구에서는 구조물과 스마트 제어장치의 다목적 통합 최적화를 통하여 추가되는 스마트 제어장치로 인하여 구조물의 물량을 줄일 수 있는 가능성을 검토하였다. 이를 위하여 다이어그리드 구조시스템이 적용된 60층 초고층 건물을 예제 구조물로 선택하였고, 인공 풍하중에 대한 풍응답을 검토하였다. 스마트 제어장치로는 TMD에 MR 감쇠기를 설치한 스마트 TMD를 사용하였다. 구조물의 응답과 구조물량 및 제어장치의 용량을 동시에 줄이는 것이 필요하므로 본 연구에서는 다목적 유전자알고리즘을 적용하였다. 수치해석결과 제어성능목표를 만족시키면서 구조물의 물량과 제어장치의 용량을 적절하게 줄일 수 있는 다양한 설계 최적안을 얻을 수 있었다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.31-39
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• 2022

The seamless integration of the architecture and structure of a tall building plays a key role in establishing a recognizable and iconic design. The structural system developed for Shenzhen Rural Commercial Bank Headquarters (SRCBH) utilizes enhanced structural innovations unique to the tower's geometry to improve structural and sustainability performance. SRCBH utilizes a steel diagrid system pulled outside of the enclosure line with diaphragm forces resolved primarily by corner diagonal beams. During the design process the structural systems underwent performance based design and optimization for wind and seismic loading. Resiliency was prioritized for structural design as well as fire resistance. More closely integrating the structure of a building with its architecture and sustainability goals can lead to unique and innovative towers with a timeless expression.