• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.281-290
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• 2003

신형상 폐단면 냉간성형형강 스터드와 래프터로 구성된 포탈프레임의 접합부의 모멘트-회전각 관계, 회전강성, 항복모멘트 및 극한모멘트 등을 파악하기 위하여 접합부실험을 수행하였다. 실험의 주요 변수는 연강 접합철물의 두께 및 형상과 접합부 시험체의 비틀림에 관한 구속조건이며, 실험결과의 검증을 위해서 비선형해석 결과와 비교하였다. 반강접 접합부의 휨강성을 실험에 의한 모멘트-회전각 곡선으로 부터 구한 할선강도로 제안하여 구조해석을 통하여 타당성을 검토하였다.

• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제8권4호
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• pp.26-33
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• 2004

PFFEM software, PFADS has been developed for the vibration predictions and analysis of coupled system structures in medium-to-high frequency ranges. PFFEM is numerical method which solves energy governing equation using finite element technique for complicated structures where the exact solutions are not available. Through the upgrades, present PFADS R3 could cover the general beam and plate structures including various kinds of beam-plate rigid joints and other joint systems such as spring-damper junction and rigid bar connection. This software is composed of 3 parts; translator, model converter and solver. The translator makes its own FE-model from bulk data of commercial FE software, and the model converter is used to convert FE-model to PFFE-model automatically. The solver calculates vibrational energy density and intensity for PFFE-model by solving global matrix equations of PFFEM. For the applications of real transportation systems, a container ship model has been examined with respect to major parameters, and reliable results have been obtained.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제8권2호
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• pp.207-231
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• 1999

A versatile 4-node shell element which is useful for the analysis of arbitrary shell structures is presented. The element is developed by flat shell approach, i.e., by combining a membrane element with a Mindlin plate element. The proposed element has six degrees of freedom per node and permits an easy connection to other types of finite elements. In the plate bending part, an improved Mindlin plate has been established by the combined use of the addition of non-conforming displacement modes (N) and the substitute shear strain fields (S). In the membrane part, the nonconforming displacement modes are also added to the displacement fields to improve the behavior of membrane element with drilling degrees of freedom and the modified numerical integration (M) is used to overcome the membrane locking problem. Thus the element is designated as NMS-4F. The rigid link correction technique is adopted to consider the effect of out-of-plane warping. The shell element proposed herein passes the patch tests, does not show any spurious mechanism and does not produce shear and membrane locking phenomena. It is shown that the element produces reliable solutions even for the distorted meshes through the analysis of benchmark problems.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권5호
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• pp.673-687
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• 2023

In this study, the weight and the connections type layout of low-rise eccentrically braced frame (EBF) have been optimized based on performance-based design method. For this purpose, two objective functions were defined based on two different aspects on rigid connections, in one of which minimization and in the other one, maximization of the number of rigid connections was considered. These two objective functions seek to increase the area under the pushover curve, in addition to the reduction of the weight and selection of the optimum connections type layout. The performance of these objective functions was investigated in optimal design of a three-story eccentrically braced frame, using two meta-heuristic algorithms: Enhanced Colliding Bodies Optimization (ECBO) and Enhanced Vibrating Particles System (EVPS). Then, the reliability indices of the optimal designs for both objective functions were calculated for the story lateral drift limits using Monte-Carlo Simulation (MCS) method. Based on the reliability assessment results of the optimal designs and taking the three levels of safety into account, the final designs were selected and their specifications were compared.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권4호
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• pp.459-465
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• 2012

부재 교차 결합부 조건에 따른 초기강성은 고정 조건인 경우와 비교하여 반고정 조건인 경우 33% 작게 나타났으나 부재 교차 결합부 특성에 의하여 재하지점과 3m 떨어진 지점에서는 9% 크게 나타났다. 즉, 고정 조건인 경우 구조물 전체로 하중이 분산되어 재하지점과 떨어진 지점에서는 상대적으로 반고정 조건 구조물의 강성이 높게 나타났다. 기초 조건에 따른 초기 강성은 강관 삽입 기초의 경우에는 고정기초 조건과 비교하여 31% 크게 나타났으며, 휨강성은 20% 높게 나타났다. 인터페이스 요소(beam interface element, BIE) 및 지반요소(3-D solid element)를 사용하여 재하시험 결과를 기반으로 각종 계수를 산정하고 시험조건과 동일하게 수치모델링하여 유한요소해석을 수행한 결과 실험결과와 유사한 구조거동을 나타냈다. 그러나 극한하중 조건에서는 비선형 특성의 발현 등에 의하여 다소 상이한 결과 값을 보였다. 이상의 결과로부터 플라스틱 필름 온실의 설계 및 구조성능 평가에서 절점 및 지점 조건에 대한 임의 또는 과다한 이상화는 구조물의 성능 평가에 적지 않은 영향을 줄 수 있음을 알 수 있었다. 한편 플라스틱 필름 온실은 세장한 부재로 구성된 유연한 철골 구조물이므로 구조성능 산정에 있어서 좌굴과 함께 대변형 및 지반의 비선형 특성 등을 충분히 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.683-694
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• 2004

본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 공간 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.661-672
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• 2003

본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제31권4호
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• pp.373-385
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• 2019

This paper presents a useful in-plane structural analysis of low-rise blind-bolted composite frames with semi-rigid joints. Analytical models were used to predict the moment-rotation relationship of the composite beam-to-column flush endplate joints that produced accurate and reliable results. The comparisons of the analytical model with test results in terms of the moment-rotation response verified the robustness and reliability of the model. Abaqus software was adopted to conduct frame analysis considering the material and geometrical non-linearities. The flexural behaviour of the composite frames was studied by applying the lateral loads incorporating wind and earthquake actions according to the Australian standards. A wide variety of frames with a varied number of bays and storeys was analysed to determine the bending moment envelopes under different load combinations. The design models were finalized that met the strength and serviceability limit state criteria. The results from the frame analysis suggest that among lateral loads, wind loads are more critical in Australia as compared to the earthquake loads. However, gravity loads alone govern the design as maximum sagging and hogging moments in the frames are produced as a result of the load combination with dead and live loads alone. This study provides a preliminary analysis and general understanding of the behaviour of low rise, semi-continuous frames subjected to lateral load characteristics of wind and earthquake conditions in Australia that can be applied in engineering practice.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.535-546
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• 2011

본 연구에서는 다양한 명시적 호장법을 사용하여 공간프레임의 반강접 탄소성 후좌굴 해석을 수행하였다. 이를 위해 이전 연구를 발전시켜 다양한 명시적 알고리즘의 호장법과 명시적, 묵시적 해석법에 동시에 적용 가능한 반강접 탄소성 공간프레임요소를 제안하였다. 다양한 명시적 호장법은 예측단계와 수렴단계에 명시적 해석법인 동적이완법을 적용한 것을 의미한다. 따라서 명시적 호장법에는 명시적(예측단계)-명시적(예측단계) 호장법, 명시적(예측단계)-묵시적(수렴단계) 호장법, 묵시적(예측단계)-명시적(수렴단계) 호장법으로 구분된다. 또한 명시적 호장법에 적용 가능하도록 수정된 반강접 탄소성 공간프레임요소는 오일러리안 유한변형이론에 의해 강체회전변형을 고려하였기 때문에 대변위가 발생하는 기하학적 비선형 문제에 적용될 수 있고, 완전 탄소성 소성힌지 알고리즘에 의한 재료적 비선형성을 고려하였으며, 부재내부에 정적 응축된 회전 및 축방향 성분의 선형 스프링에 의해 접합부 반강접 특성을 반영하였다. 제안된 해석법을 이용하여 검증예제를 수행함으로써 본 연구에서 제안된 다양한 명시적 호장법 및 공간프레임요소의 정확성을 검증한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제16권2호
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• pp.157-185
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• 2014

This paper examines the behaviour of two types of practical open beam-to-tubular column connection details subjected to combined moment, axial and/or shear loads. Detailed continuum finite element models are developed and validated against available experimental results, and extended to deal with flexural, axial and shear load interactions. A numerical investigation is then carried out on the behaviour of selected connections with different stiffness and strength characteristics under various load combination scenarios. The influence of applied levels of axial tensile or compressive loads on the bending stiffness and capacity is examined and discussed. Additionally, the interaction effects between shear forces and co-existing bending and axial loads are examined and shown to be comparatively insignificant in terms of stiffness and capacity in most cases. It is also shown that the range of connections considered in this paper can provide rotational ductility levels in excess of those required under typical design scenarios. Based on these findings, a simplified component-based representation is proposed and described, and its ability to represent the connection response under combined loading is verified using results from detailed numerical simulations.