• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.115-124
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• 2007

막 구조물을 설계하기 위해서는 우선 초기장력 도입으로 인한 구조물의 형상을 정확히 알아야 한다. 이를 위해서 모형을 통한 모델링이나 컴퓨터를 이용한 형상해석이 요구되며, 초기장력의 도입으로 형성되는 막 구조물의 곡면은 일반적으로 등장력 곡면이다. 이와 같은 특성을 가진 막 구조물은 모형만을 대상으로 형상을 구할 때에는 정량적으로 형상의 정보를 얻기가 힘들고, 형상해석만을 수행한 경우는 예기치 않은 문제가 발생하기도 한다. 또 설계자의 의도에 따른 형상은 실질적으로 등장력 곡면에 부합되지 않는 경우가 많고, 심지어 실현 불가능한 발생한다. 따라서 설계프로세스에 따른 구조물의 형상에 부합되면서 실현가능한 형상으로의 초기형상 결정과정은 막 구조물의 설계에 있어서 무엇보다 중요한 과정이다. 본 연구에서는 건축 설계프로세스에 따른 모델링과 수치적 형상해석과의 결과에 대한 차이를 살펴보고 피드벡 과정을 통하여 막 구조물의 초기형상을 결정하는 프로세스에 대해서 연구한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.587-597
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• 2001

연속체 쉘을 이산화한 구조시스템은 돔형 구조물을 만들기 위해 많이 이용되고 있으며, 이러한 구조물은 하중레벨이 어느 임계값에 도달하면 구조물의 형상에 따라 뜀좌굴(snap-through) 또는 분기좌굴(bifurcation)에 의한 불안정 현상이 일어난다. 케이블 돔의 구조거동 특성은 초기장력 및 외력에 다라 비선형성이 강하게 나타나며 또한 초기조건에 매우 민감하게 반응한다. 본 연구에서는 케이블 돔의 불안정 문제를 파악하기 위해 Geiger 모델을 대상으로 하여 초기 장력도입에 의한 형상결정 문제를 다루고 이를 이용하여 완전형상 및 초기형상 불완전을 도입하여 외력에 의한 불안전성현상을 규명한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.337-346
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• 2009

타정식 현수교의 보강형 가설중의 경계조건과 하중조건의 변화를 고려하여 초기형상을 결정하기 위한 구조해석 모델링 방법 및 해석 알고리즘을 제안하였다. 타정식 현수교의 가설단계를 보강형의 가설시점을 기준으로 보강형 가설단계인 1단계와 완공단계의 2단계로 구분하였으며 이러한 가설단계를 고려하여 초기형상해석 단계를 1차 형상해석과 2차 형상보정해석의 2단계로 구분하였다. 각 해석단계에 대한 보강형의 경계조건과 작용하중의 모델링 방법 및 반복해석 알고리즘을 제안하였으며 실 교량에 대해 수치해석을 수행하여 기존 해석방법에 의한 초기형상해석결과와 비교, 분석하였다. 실 교량에 대한 수치해석 결과 기존 초기형상해석방법의 문제점을 파악할 수 있었으며 본 연구에서 제안된 방법을 적용할 경우 기존 방법의 문제점을 해결할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.101-108
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• 2012

사장교 시스템의 초기형상해석이라 함은 주형의 수직 처짐과 휨모멘트, 주탑의 수평변위와 휨모멘트를 최소화하면서, 고정하중과 평형을 이룰 수 있는 케이블의 장력과 무응력길이를 결정하는 방법으로 이 때, 케이블이 정착되는 주형의 수평위치, 주탑의 수직위치가 목표형상에 부합할 필요가 있다. 본 연구에서는 고정하중을 받는 사장교의 초기형상을 효율적이고 합리적으로 결정하기 위하여 개선된 초기부재력법과 TCUD법의 비교연구 결과를 제시하고자 한다. 주형과 주탑의 케이블 정착부에서 힘의 평형조건을 이용하여 주형의 수직처짐과 주탑의 수평변위를 효과적으로 제어할 수 있는 절점평형법을 초기 부재력법에 적용하여 초기치에 민감한 기존 초기부재력법을 개선한다. 또한 개선된 TCUD법을 이용한 초기형상해석 수행결과와 비교함으로서 두 방법의 정확성을 입증하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.947-954
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• 2016

고정하중을 받는 사장교의 최적 초기형상 결정을 위한 간략해석법을 제시한다. 이 방법은 비선형 유한요소 해석을 수행하지 않고 최적의 초기형상을 구현할 수 있으며, 최소의 휨모멘트를 발생시키는 무응력길이를 제공한다. 초기형상 해석 후 여타의 하중조합 또는 시공단계해석을 수행하기 위해 무응력길이를 변화시키지 않고 Newton-Raphson 반복법을 수행하는 무응력길이법을 이용한다. 수치예제는 제작캠버를 포함한 인천대교 2차원 모델이며, 제시된 해석법과 상용 유한요소해석 프로그램 MIDAS의 초기형상 해석결과를 비교 분석한다. 주로 케이블의 장력과 주부재의 휨모멘트 및 변위를 관찰하였으며, 두 해석결과는 축방향 변위를 제외하고 모든 결과 값이 서로 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제5권3호
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• pp.19-28
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• 1992

이 글에서는 막 구조물의 설계에서 자주 제기되는 형상결정 문제에 대한 접근방법을 제시하고자 하였다. 형상결정 문제는 막 구조물이 휨 강성이 전혀 없거나, 빈약한 재료를 사용하는데 기인하여 제기되고, 막 구조물의 설계에서 불안정영역의 발생을 피하기 위해서는 형상의 기준면에서 곡률과 비틀림의 변화를 최소화해야 하며 이러한 변화를 최소화하기 위해서는 형상이 적용하중의 막력에 의한 평형면에 근접하는 것이 바람직하다. 또한, 초기에 막 구조물에 도입된 초기장력에 오차가 발새하면 막면은 스스로 등장력의 형태로 이동하게 되므로, 초기에 막장력의 분포가 등장력의 상태가 되도록 그 형상을 결정하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 조건을 만족하는 형상탐색문제는 이러한 종류의 구조물의 설계에서는 매우 중요한 문제가 된다. 그러나 국내에서는 막과 케이블 구조물의 형상해석과 응력-변형해석에 범용적으로 사용될 수 있는 프로그램의 개발이 미약하고 이러한 구조방식에 대한 국내의 인식에 크게 부족한 실정이다. 따라서 이 글이 막과 케이블 구조물의 설계에서 형상탐색해석이 반드시 필요한 이 구조물의 구조적 특성을 이해하는데 조금이라도 도움이 될 수 있기를 기대한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.87-95
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• 2011

본 논문에서는 비선형해석이라는 복잡한 과정을 거치지 않고도 사장교 시스템의 초기형상을 효율적이고 합리적으로 결정하는 방법을 제시하고자 한다. 사장교 시스템의 초기형상해석이라 함은 주형의 수직 처짐과 휨모멘트, 주탑의 수평변위와 휨모멘트를 최소화하면서, 고정하중과 평형을 이룰 수 있는 케이블의 장력과 무응력길이를 결정하는 방법으로 이때, 케이블이 정착되는 주형의 수평위치, 주탑의 수직위치가 변하지 않아야 한다. 본 연구에서는 주형과 주탑의 케이블 정착부에서 힘의 평형조건을 이용하여 주형의 수직 처짐과 주탑의 수평변위를 효과적으로 제어할 수 있는 장력 산정법을 사장교의 형태별로 정리하여 제시하였으며, 2차원 사장교 예제들에 대하여 기존 연구의 방법들과 장력, 주형의 모멘트와 처짐 등을 비교하였다. 또한 3차원 실교량에 대해 Improved TCUD법으로 초기형상해석을 수행하여 그 결과와 비교함으로서 본 방법의 정확성을 입증하고자 하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.59-66
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• 2010

본 연구는 스페이스 트러스 구조물의 초기 형상을 결정하기 위해 밀도법을 이용한 위상최적화 기술을 고려하고자 한다. 대부분의 초기 형상설계는 다양한 최적화 방법을 활용하지 않고 설계자의 경험이나 시행착오적인 방법을 바탕으로 수행되고 있다. 이런 이유로 합리적이고 경제적인 최적화기술이 초기 형상설계에 도입되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 스페이스 트러스 구조물을 대상으로 설계영역을 설정하고 위상최적화를 수행하여 최적의 재료분포를 찾은 뒤 크기최적화를 이용하여 최적부재 크기를 찾고자 한다. 이와 같이 밀도법을 이용한 위상 및 크기최적화를 병행하여 수행할 경우 합리적인 스페이스 트러스 구조물의 초기 형상을 도출할 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권8호
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• pp.1468-1484
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• 1992

본 연구에서는 유한요소법을 이용해서 초기형상을 결정하는 새로운 방법으로 서 전방 투사법을 제안하고자 한다. 전방 투사법으로서 선형 보간을 이용한 방법과 소성 문제의 물리적인 특성을 고려하여 퍼지 로직을 도입한 퍼지시스템을 개발하려 한 다. 선형보간을 이용한 전방투사법은 임의의 초기 형상에 대한 유한 요소 해석 결과 얻어진 최종 형상에서의 미 충만 부피를 선형 보간하여 초기 형상에 적용함으로서 최 적 초기 형상을 결정하는 방법이다. 그러나 미 충만 부피의 변화가 미소할때에는 쉽 게 최적 초기 값을 찾지 못하는 경우가 발생하므로 유동 특성을 고려한 퍼지 로직을 구성하여 퍼지 시스템을 개발하였다. 이 방법을 리브-웨브(rbi-web)형태의 축대칭 단조 문제에 적용하고 유한 요소법에 의한 해석중 격자 재구성의 필요에 의해 단위체 격자 재구성법을 이용한다. 결정해야될 초기 형상의 변수로서는 형상비(aspect ra- tio=높이/지름)을 고려하기로 한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.78-81
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• 2011

본 논문에서는 개선된 TCUD(Improved TCUD, I.TCUD)법 및 개선된 초기부재력법(Improved Initial Force Methods, I.IFM)을 이용하여 3차원 현수교의 초기형상해석을 수행하였다. 절점평형법에 의하여 초기 평형상태를 결정하고, 이때 계산된 무응력장을 초기값으로 입력하여 비선형 해석을 수행하여 나온 값을 초기값으로 하여 해석을 반복한다. 이를 통하여 간단한 수치 해석 기법인 I.IFM이 정밀한 I.TCUD법과 비교하여 근접한 결과를 나타내는 것을 수치예제를 통하여 확인하였다.