• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.193-200
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• 2021

본 연구에서는 국부 비선형 정적 해석을 효율적으로 수행하기 위하여 강성응축(Static condensation)을 활용한 해석기법을 제시하였다. 강성응축기법은 자유도 기반의 유한요소 모델 축소기법이며, 해석 모델을 관심 대상(Target) 부분과 응축되어 생략될(Omitted) 부분으로 구분한다. 본 연구에서는, 관심 대상 부분에는 비선형 영역, 생략될 부분에는 선형 영역으로 지정하였고, 선형 영역에 대응되는 강성 행렬 및 하중 벡터를 비선형 영역, 즉 관심 대상 부분으로 모두 응축하였다. 모델 응축 후에는 비선형 영역에 대한 강성 행렬 및 하중 벡터만으로 이루어진 축소 모델을 구성하였으며, 이 축소 모델만을 뉴턴-랩슨 반복(Newton-Raphson iteration)을 통해 갱신하여 효율적으로 비선형 해석을 수행하였다. 끝으로, 제안된 기법을 다양한 수치 예제에 적용하여 해석기법의 효율성과 신뢰성을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.279-282
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• 2009

본 논문에서는 행렬응축기법 및 부구조기법을 이용하여 가변형 입체 복합 공간 구조물을 효율적으로 해석할 수 있는 해석기법을 제안하였다. 최근 구조공학의 발전과 더불어 다양한 사회적 경제적 요구에 의해 가변형 입체 복합 공간 구조물에 대한 연구가 진행되고 있다. 가변형 입체 복합 공간 구조물은 많은 구조부재가 필요 하며, 부재 수가 많아짐에 따라 각 절점이 가지는 자유도수가 크게 증가하여 초기 해석 과정에서 많은 시간이 요구된다. 또한 구조물이 변경되는 경우에는 변경되는 부분의 강성의 변화에 따라 전체 구조물의 강성이 변경되므로 이에 따른 전체 구조물의 재해석 과정이 필요하다. 이러한 점에서 구조물의 자유도수를 줄여주는 행렬응축기법과 반복적인 해석과정을 줄여주는 부구조기법은 가변형 입체 복합 공간구조물을 효율적으로 해석 할 수 있는 방법이 될 수 있다. 본 논문에서는 행렬응축기법과 부구조기법을 이용하여 가변형 입체 복합 공간 구조물을 효율적으로 해석할 수 있는 해석기법을 제안하고, 이를 토대로 구체적인 알고리즘을 작성하였다. 또한 알고리즘을 구체화시켜 가변형 입체 복합 공간 구조시스템에 적합한 구조해석 프로그램을 개발하여 예제 구조물에 대하여 구조해석을 수행하였으며, 구조해석 결과를 상용프로 그램의 구조해석 결과와 비교하여 해석기법에 대한 정확성 및 효율성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.193-202
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• 2001

현재 국내에서는 아파트 건물을 짓는데 벽과 바닥판으로만 이루어진 벽식 구조형식을 많이 사용하고 있다. 이러한 고층 아파트건물을 해석하기 위해서 ETABS나 MIDAS/BDS 같은 상용프로그램이 주로 사용되고 있다. ETABS는 해석상의 편의를 위하여 바다판을 강막으로 가정하여 모형화 하고 바닥판의 휨강성은 고려하지 않고 있다. 이러한 가정은 프레임 구조물을 해석할 때에는 합리적이라고 할 수 있다. 그러나 벽식 구조물은 바닥판의 휨강성이 전체 구조물의 횡방향 강성에 큰 영향을 미치므로 바닥판의 휨강성을 고려하지 않으면 전체 구조물의 강성을 과소평가하게 된다. 따라서 바닥판을 판요소로 세분하여 모형화 하는 것이 필요하다. 그러나 이때 많은 양의 해석 시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 부분구조법과 행렬응축기법을 사용하여 해석 시간과 컴퓨터 메모리의 사용을 줄이면서도 바닥판의 휨강성을 효율적으로 해석할 수 있는 해석 기법을 제안하였고 예제를 통하여 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.303-312
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• 2006

본 연구에서는 요소의 추가 및 제거 또는 부분적인 강성 변경이 있을 때, 이러한 강성 변경이 전체 구조물의 거동에 미치는 영향을 하중으로 표현한 강성등가하중을 제안한다. 강성등가하중에 의한 재해석은 초기 구조물을 대상으로 하므로 이미 계산된 강성행렬 및 역행렬을 다시 사용할 수 있어 재해석 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 강성등가하중의 개념을 정의하고 간단한 병렬 스프링 구조물을 이용하여 강성등가하중 산정 가능성에 대하여 우선 기술한다. 다음으로 일반적인 골조 구조물에서 강성 변경에 대한 강성등가하중 산정 절차를 제안하고, 마지막으로 몇몇 강성 변경 사례에 대한 강성등가하중 산정 및 해석결과를 제시함으로써 제안된 기법을 검증한다. 강성등가하중은 향후 비선형해석, 구조물 거동및 응력 제어 등 다양한 문제에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.57-68
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• 2007

메가골조시스템은 사용되는 구조재료를 절약하면서도 구조물의 강성을 효과적으로 높일 수 있는 장점 때문에 고층건물의 설계에 많이 사용되고 있다. 이러한 메가골조시스템이 주로 적용되고 있는 초고층건물의 구조설계에서는 횡하중에 대한 거주자의 불안감을 최소화시키는 것이 주요한 관심사중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 메가골조구조물의 사용성을 향상시키기 위한 방법으로 일반적인 수동 TMD의 제어성능을 개선한 준능동 TMD(STMD)를 사용하였다. 이를 위하여 TMD에서 일반적으로 사용되고 있는 수동감쇠기 대신 준능동 MR 감쇠기를 사용하여 STMD를 구성하였다. 메가골조구조물의 일반적인 유한요소해석모델은 매우 많은 수의 자유도로 구성되어 있기 때문에 원형모델을 사용하여 STMD의 제어성능을 검토하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 메가골조구조물의 동적 거동을 정확하게 표현할 수 있는 최소한의 자유도를 가진 응축모델을 행렬응축기법을 이용하여 제안하였다. 또한 일반적인 행렬응축기법의 효율성을 향상시키기 위하여 메가골조구조물의 특성을 활용한 다단계 행렬응축기법을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 응축모델을 사용한 제어의 효율성과 정확성 및 메가골조구조물에 대한 STMD의 제어성능을 예제해석을 통하여 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.439-450
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• 2003

근래에 들어서 경제적 및 계획적인 요구에 의하여 충고를 줄일 수 있는 이점을 가진 플랫플레이트 구조물이 많이 건설되고 있다. 구조기술자들은 실무에서 플랫플레이트 구조물을 해석하기 위하여 일반적으로 유효보폭모델을 사용한다. 그러나 유효보폭 모델을 적용하기가 어려운 경우에는 유한요소법을 사용할 필요가 있으며, 이때 바닥판의 정확한 거동을 예측하기 위해서는 세분한 유한요소 모델을 사용하는 것이 필요하다. 전체 구조물을 수많은 유한요소로 세분하여 모형화하면 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 상당히 정확한 해석결과를 쉽게 얻을 수 있는 효율적인 해석기법을 제안한다. 제안된 해석기법은 행렬응축기법을 통하여 생성된 수퍼요소를 사용하며 수퍼요소 경계부분의 변형적합조건을 만족시키기 위하여 수퍼요소를 개발할 때 가상보를 도입한다. 본 연구에서는 슬래브의 탄성계수를 감소시킴으로서 유효보폭모델에서 사용되고 있는 강성저감을 고려하였다. 수많은 요소론 사용한 유한요소모델 및 유효보폭모델을 사용하여 여러 가지의 예제구조물에 대하여 정적해석과 동적해석을 수행하고 본 연구에서 제안된 해석방법에 의한 결과와 비교함으로써 제안된 방법의 효율성과 정확성을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.79-88
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• 1997

주상복합건물의 강체거동을 보이는 연결층은 인접한 층에 비해 큰 질량과 강성차에 의해서 수치해석상의 문제점을 일으킨다. 강체거동을 보이는 구조물의 정적해석은 상부와 하부구조물을 별개의 구조물로 보고 2단계에 걸쳐서 근사적으로 수행될수 있지만, 동적해석은 구조물을 분리해서 행해질 수 없다. 이러한 주상복합건물의 동적해석을 위한 효율적인 모형화기법이 본 연구에서 제시된다. 자유도수를 줄여서 컴퓨터해석시간을 대폭 감소시키는 행렬의 응축기법과 연결층을 모형화하기 위해서 일반적인 보요소에 강체가 연결된 요소를 도입한다. 제안된 모형화기법의 효율성과 정확성을 입증하기 위해서 몇가지 구조해석을 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.283-293
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• 2006

근래에 들어서 사회적 및 경제적인 요구에 의하여 건축구조물이 점차 고층화 및 대형화됨에 따라서 다양한 형식의 구조시스템이 연구 및 개발되고 있다. 비교적 최근에 개발된 초대형 골조시스템은 초대형부재의 조합으로 횡방향 강성을 충분히 발휘함으로써 초고층건물에 적합한 구조시스템으로 인식되고 있다. 그러나 이러한 초대형 골조시스템을 적용한 건물의 거동을 예측하기 위해서는 매우 많은 수의 절점과 요소로 이루어진 유한요소 모델을 해석해야 하므로 상당한 양의 해석시간과 엔지니어의 노력이 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 초대형 골조시스템 전용 해석프로그램을 개발하여 초대형 골조구조물의 해석과 설계에 소요되는 시간과 노력을 줄이고자 한다. 이를 위하여 초대형 골조구조물의 특징을 활용한 효율적인 모형화기법과 행렬응축기법을 사용하여 해석에 사용되는 자유도수를 최소화도록 만든 해석모델이 개발되었다. 예제구조물의 해석을 수행하여 본 연구에서 개발된 프로그램을 사용한 결과와 일반적인 해석방법에 의한 결과와 비교함으로써 개발된 프로그램의 효율성과 정확성을 검증하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.95-103
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• 2011

비정형 초고층건물을 위한 구조시스템 중에서 다이어그리드 구조시스템은 구조적인 효율성 및 조형성 때문에 널리 사용되고 있다. 근래에는 초고층건물을 위한 구조시스템으로 메가부재의 조합을 통하여 횡방향 강성을 효과적으로 발휘할 수 있는 메가프레임 시스템이 널리 사용되고 있다. 두 가지 구조시스템의 장점을 혼합한 다이어그리드 메가프레임 구조시스템은 미래형 초고층건물에 적용될 유망한 구조시스템으로 평가받고 있다. 그러나 이러한 다이어그리드 메가프레임 구조시스템을 적용한 건물의 거동을 예측하기 위해서는 매우 많은 수의 절점과 요소로 이루어진 유한요소 모델을 해석해야 하므로 상당한 양의 해석시간과 엔지니어의 노력이 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 다이어그리드 메가프레임시스템을 적용한 초고층건물의 거동을 효율적으로 해석할 수 있는 기법을 제안하여 다이어그리드 메가프레임 초고층건물의 해석과 설계에 소요되는 시간과 노력을 줄이고자 한다. 이를 위하여 다이어그리드 메가프레임의 특정을 활용한 효율적인 모형화기법과 행렬응축기법을 사용하여 해석에 사용되는 자유도수를 최소화한 해석기법을 제안하였다. 예제구조물의 해석을 수행하여 본 연구에서 제안된 해석방법과 일반적인 해석방법에 의한 결과와 비교함으로써 제안된 방법의 효율성과 정확성을 검증하였다.