• Computers and Concrete
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• 제17권5호
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• pp.579-596
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• 2016

This paper describes a method of the refined plastic hinge approach in the framework of the higher-order element formulation that can efficaciously evaluate the limit state capacity of a whole reinforced concrete structural system using least number of element(s), whereas the traditional design of a reinforced concrete structure (i.e. AS3600; Eurocode 2) is member-based approach. Hence, in regard to the material nonlinearities, the efficient and economical cross-section analysis is provided to evaluate the element section capacity of non-uniform and arbitrary concrete section subjected to the interaction effects, which is helpful to formulate the refined plastic hinge method. In regard to the geometric nonlinearities, this paper relies on the higher-order element formulation with element load effect. Eventually, the load redistribution can be considered and make full use of the strength reserved owing to the redundancy of an indeterminate structure. And it is particularly true for the performance-based design of a structure under the extreme loads, while the uncertainty of the extreme load is great that the true behaviour of a whole structural system is important for the economical design approach, which is great superiority over the conservative optimal strength of an individual and isolated member based on traditional design (i.e. AS3600; Eurocode 2).

• Steel and Composite Structures
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• 제1권1호
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• pp.111-130
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• 2001

This paper presents an effective, reliable and accurate method for prediction of structural behaviour of steel frames at elevated temperature. The refined plastic hinge method, which has been used successfully in the second-order elasto-plastic analysis of steel frames at ambient conditions, is adopted here to allow for time-independent fire effects. In contrast to the existing rigorous finite element programs, the present method uses the advanced analysis technique that provides a simple and reliable means for practical study of the behaviour of steel frames at elevated temperature by a limiting stress model. The present method is validated against other test and numerical results.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.147-160
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• 2006

본 논문에서는 개선소성힌지해석과 유전자 알고리듬을 이용한 평면 강골조 구조물의 퍼지최적설계 방법을 제시하였다. 개선소성힌지해석에서는 강골조 구조물의 기하학적 비선형성을 고려하기 위해 보-기둥 요소의 안정함수를 사용하였으며, 재료적 비선형을 고려하기 위해 잔류응력, 소성힌지, 그리고 기하학적 불완전성 등에 의한 점진적인 강성감소모델을 사용하였다. 유전자 알고리듬에서는 토너먼트 선택방법과 마이크로 유전자 알고리즘을 사용하였다. 목적함수로는 구조물의 총중량을 사용하였으며, 제약조건으로는 하중-저항능력, 사용성, 연성도, 그리고 시공성에 관한 기준을 고려하였다. 퍼지최적설계에서는 명확한 목적함수와 퍼지제약을 가지는 경우에 한하여 허용 오차는 제한값의 5%로 선택하고 비소속함수와 레벨컷 방법을 이용하여 0에서 1까지 0.2간격으로 나누어 최적화하였다. 여러 평면 강골조 구조물의 최적설계를 수행하여 일반GA최적설계와 퍼지GA최적설계의 최적값을 비교하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제23권4호
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• pp.387-407
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• 2006

A Genetic Algorithm (hereinafter GA) based optimum design algorithm and program for plane steel frames with partially restrained connections is presented. The algorithm was incorporated with the refined plastic hinge analysis method, in which geometric nonlinearity was considered by using the stability functions of beam-column members and material nonlinearity was considered by using the gradual stiffness degradation model that included the effects of residual stress, moment redistribution by the occurrence of plastic hinges, partially restrained connections, and the geometric imperfection of members. In the genetic algorithm, a tournament selection method and micro-GAs were employed. The fitness function for the genetic algorithm was expressed as an unconstrained function composed of objective and penalty functions. The objective and penalty functions were expressed, respectively, as the weight of steel frames and the constraint functions which account for the requirements of load-carrying capacity, serviceability, ductility, and construction workability. To verify the appropriateness of the present method, the optimum design results of two plane steel frames with fully and partially restrained connections were compared.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권3호
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• pp.339-349
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• 2017

In this paper, a conventional refined plastic hinge analysis is improved to account for the effects of local buckling and lateral-torsional buckling. The degradation of flexural strength caused by these effects is implicitly considered using practical LRFD equation. The second-order effect is captured using stability functions to minimize modeling and solution time. An incremental-iterative scheme based on the generalized displacement control method is employed to solve the nonlinear equilibrium equations. A computer program is developed to predict the second-order inelastic behavior of space steel frames. To verify the accuracy and efficiency of the proposed program, the obtained results are compared with the existing results and those generated using the commercial finite element package ABAQUS. It can be concluded that the proposed program proves to be a reliable and effective tool for daily use in engineering design.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권2호통권69호
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• pp.201-213
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• 2004

본 논문에서는 유전자 알고리즘과 보-기둥 접합부, 부재, 그리고 구조물 전체의 재료 및 기하학적 비선형 거동을 고려할 수 있는 개선소성힌지해석 방법을 접목시킨 평면 반강접 강골조 구조물의 최적설계법을 제안하였다. 개선소성힌지해석에서는 강골조 구조물의 기하학적 비선형성을 고려하기 위해 보-기둥 요소의 안정함수를 사용하였으며, 재료적 비선형성을 고려하기 위해 잔류응력, 소성힌지, 반강접 접합부 그리고 기하학적 불완전성 등에 의한 점진적인 강성감소모델을 사용하였다. 최적설계시 마이크로 유전자 알고리즘과 재생산을 위한 개체 선택 도구로 토너먼트 선택방법을 사용하였으며, 적합도 함수는 목적함수 및 벌칙함수로 나타낸 무제약 함수값의 조합으로 구성하였다. 목적함수로는 구조물의 중량을, 제약조건으로는 하중-저항능력, 사용성, 연성도, 그리고 시공성에 관한 기준을 사용하였다. 강접 및 반강접 접합부를 갖는 강골조 구조물의 최적설계결과의 비교를 통해 본 연구에서 제시한 방법의 적합성을 검증하였다.

• 전산구조공학
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• 제9권2호
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• pp.103-113
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• 1996

본 논문에서는 강구조물의 설계를 위한 가상하중 소성활절 해석기법이 연구되었다. 구조물의 기하학적인 불완전성을 가상하중기법으로 고려하였다. 본 해석기법을 통하여 구조물이 거동과 하중 지지능력을 직접적인 방법으로 예측할 수 있다. 즉 본 기법은 강구조 설계에서 전통적으로 사용되고 있는 유효길이 인자(K-factor)의 계산 및 각 부재의 강도계산을 필요로 하지 않으므로써 다음 세대의 설계기법이라고 할 수 있다. 본 기법에 의하여 예측된 강도와 변위는 정확한 해라고 알려진 Plastic-Zone해석 결과와 비교 검증하였다. 본 기법의 해석 및 설계 세부지침과 순서를 제시하였으며, 본 해석기법 및 AISC-LRFD방법에 의하여 결정된 부재크기를 비교하였다. 본 해석기법은 실제 설계에 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.483-492
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• 2009

소성영역에서 부재의 강성감소, 휨효과 및 잔류응력의 영향을 고려하면서 극한 한계상태에서 강골조의 거동을 평가하기 위해 개선 소성 힌지법을 이용하여 평면강골조의 비선형해석을 실시하고, 강접 및 반강접 평면강골조의 다양한 모델에 대한 수치해석을 통하여 거동을 평가하는데 목적이 있다. 그리고 상용프로그램을 이용한 해석결과를 이용하여 반강접율의 변화에 따른 골조의 거동을 분석한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.21-32
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• 2004

본 연구에서는 다제약 설계변수를 갖는 비선형 문제를 무제약 최소화 문제로 전환하는 축차무제약 최소화기법(SUMT)과 효과적인 강골조의 2차비탄성해석 방법 중의 하나인 개선소성힌지해석 방법을 접목시킨 평면 강골조의 연속최적설계 모델 및 프로그램을 개발하였다. 최적설계를 위한 목적함수로는 강골조물을 구성하는 모든 부재의 중량 합을, 제약조건으로는 AISC-LRFD의 휨강도, 전단강도, 압축 및 인장강도, 국부좌굴 및 부재좌굴, 그리고 단면형상 등에 관한 설계기준을 사용하였다. 본 연구에서 개발한 연속최적설계 모델을 이용하여 여러 평면 강골조의 최적설계를 수행하였으며, 최적설계 견과로부터 개발한 연속최적설계 모델의 사용성, 타당성, 효율성 및 경제성 등을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권3호통권46호
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• pp.317-328
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• 2000

본 연구의 목적은 재료 및 기하학적 비선형을 고려한 고등해석을 이용한 브레이싱된 강뼈대구조물의 최적설계 알고리즘을 개발하는데 있다. 구조물의 해석과정에서 비선형효과를 모두 고려함으로써 기둥의 유효길이 연산이 필요없는 최적설계 알고리즘을 제시하였으며, 전체 구조시스템 및 개별부재의 정보를 이용하여 최적화 하는 2 파라미터형 다단계 최적화 기법을 개발하였다. 해석기법은 단면소성힌지(zero-length plastic hinge) 개념을 이용한 개선된 소성힌지해석법을 수행하였으며, AISC-LRFD '94 규준을 이용하여 최적화 문제를 형성하였다. 본 알고리즘을 브레이싱된 강뼈대구조물에 적용하여 본 연구의 타당성, 효율성, 경제성을 비교검토 하였다.