• 제목/요약/키워드: 최적구조

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측정 가속도를 사용한 구조 손상 진단 (Detection of Structural Damage from Measured Acceleration)

  • 곽임종
    • 한국지진공학회:학술대회논문집
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    • 한국지진공학회 1997년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 1997
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    • pp.144-151
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    • 1997
  • 구조물로부터 측정된 가속도 시간이력을 이용하여 구조손상을 찾아내고 평가하는 기법을 제시하였다. 구조계의 손상을 찾아내는 알고리즘의 주요한 수단으로써 parametric system identification 방법을 사용하였고 매개변수화된 구조물의 최적 매개변수를 추정하기 위해 구속된 비선형 최적화기법을 사용하였다. 손상된 부재를 분리하기 위한 방법으로서 적합적 매개변수 모음법을 적용하였고 손상의 정도를 통계적으로 평가하기 위하여 측정된 가속도 시간이력에 time window 기법을 적용하였다. 가속도 이력 측정에 있어서의 불충분성과 측정오차를 고려하여 알고리즘을 개발하였고, 조화진동하중으로 구조물을 가진하여 구조 손상을 진단하는 수치모의 실험을 실시하였다.

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강상판교의 다목적 최적설계 (Multi-Objective Optimization for Orthotrpic Steel Deck Bridges)

  • 조효남;정지승;민대홍
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.395-402
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    • 2002
  • 본 연구는 강상판교량의 합리적인 설계를 위한 다목적 최적설계 방법을 제안하였다. 다목적 최적설계 방법은 기존의 제작비용만을 목적함수로 사용하는 최적설계와는 달리 제작비용과 처짐을 동시에 고려함으로써 보다 합리적인 설계를 유도하고자 하였다. 강상판교량은 많은 부재를 가지고 있고 구조거동이 복잡한 이유로 기존의 최적설계 알고리즘을 이용하면 매우 비효율적이다. 따라서, 매우 효율적인 다단계 최적설계를 이용하였다. 강상판교량의 합리적이고 경제적인 설계를 위해 최적의 제작비용과 처짐과의 관계를 파레토 곡선으로 표현하고 이를 이용하여 합리적인 설계 수준을 정하는 척도로 사용하였다. 이러한 방법은 기존의 단일목적 최적설계에 비해 매우 합리적인 설계결과를 얻을 수 있었다.

SI기법 적용을 위한 최적 모델의 선택 (Selection of Optimal Model for Structural System Identification)

  • 곽현석;권순정;이해성;신수봉
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.217-224
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    • 2005
  • 모드자료를 이용한 SI기법을 효과적으로 적용하기 위하여 최적 모델을 선택하는 방법을 제안하였다. 축소된 유한요소 모델 대신 가능한 상세한 유한요소 모델을 정하고 SI기법으로 식별하였다. 다만 미지변수의 수를 조절하기 위하여 부재그룹 개념을 도입하였다. 최적 모델은 시도된 부재그룹 경우 중에서 최소의 통계적 오차를 갖는 것으로 선택하였다. 본 논문에서는 단경간 box-girder교에 대한 예제 수행을 통하여 제안된 방법을 검토하였다.

신뢰성기반 최적설계에서 수치적 안정성과 효율성의 개선을 위해 수정된 Single Loop Single Vector 방법 (Modified Single Loop Single Vector Method for Stability and Efficiency Improvement in Reliability-Based Design Optimization)

  • 김봉재;이재옥;양영순
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제18권1호
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    • pp.51-59
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    • 2005
  • SLSV(single loop single vector)방법은 신뢰성기반 최적설계(reliability-based design optimization, RBDO)에서 중첩된 반복과정을 제거함으로써 최적설계의 과도한 계산비용 문제에 대한 해결책을 제시하고 있지만, 종종 수렴하지 못하거나 잘못된 해가 얻어지는 등의 불안정성, 부정확성 문제를 가지고 있어 그 활용이 제한적이다. 본 논문에서는 수정된 HMV(hybrid mean value)방법, Inactive Design, Active MPP(most probable point) Design의 적용을 통해 SLSV방법에 있어서 안정성과 효율성을 효과적으로 개선시킬 수 있는 수정된 SLSV방법을 제안하였고 또한 다양한 예제를 통해 수정된 SLSV방법의 유용성을 검증하였다.

등가정하중을 이용한 구조최적설계 방법을 이용한 비선형 거동구조물의 최적설계 (Non-linear Structural Optimization Using NROESL)

  • 박기종;박경진
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.1256-1261
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    • 2004
  • Nonlinear Response Optimization using Equivalent Static Loads (NROESL) method/algorithm is proposed to perform optimization of non-linear response structures. It is more expensive to carry out nonlinear response optimization than linear response optimization. The conventional method spends most of the total design time on nonlinear analysis. Thus, the NROESL algorithm makes the equivalent static load cases for each response and repeatedly performs linear response optimization and uses them as multiple loading conditions. The equivalent static loads are defined as the loads in the linear analysis, which generates the same response field as those in non-linear analysis. The algorithm is validated for the convergence and the optimality. The function satisfies the descent condition at each cycle and the NROESL algorithm converges. It is mathematically validated that the solution of the algorithm satisfies the Karush-Kuhn-Tucker necessary condition of the original nonlinear response optimization problem. The NROESL algorithm is applied to two structural problems. Conventional optimization with sensitivity analysis using the finite difference method is also applied to the same examples. The results of the optimizations are compared. The proposed method is very efficient and derives good solutions.

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상용압연 형강을 이용한 콘크리트 합성거더의 다단계 긴장력 최적설계 (Optimal Tension Forces of Multi-step Prestressed Composite Girders Using Commercial Rolled Beams)

  • 신영석;정흥시;김영우;박재만
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제19권2호
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    • pp.115-124
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    • 2006
  • 본 연구에서는 상용 압연형강과 콘크리트 합성거더인 PSSC(Prestressed Steel and Concrete) 거더의 1, 2차 긴장력과 활하중을 최적설계 하였다. 다단계 긴장에 따른 1, 2차 긴장력과 활하중을 설계변수로 삼았으며, 최종 활하중을 목적함수로 정하였다. 시공단계에 따른 강주형, 충전 콘크리트, 슬래브의 상연과 하연의 허용응력을 설계 조건으로 하였다. 설계 최적화는 상용 프로그램 Matlab의 최적화 모듈을 이용하여 수행되었다. 형고의 변화, 콘크리트 압축강도의 변화, 헌치 높이의 변화 등 다양한 조건에 빠른 최적 설계를 시도하였고, 연구 결과로부터 강선배치, 콘크리트 압측강도 등이 설계에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

수위의 구속조건을 고려한 LCVA의 최적형상 (Optimal Shape of LCVA considering Constraints on Liquid Level)

  • 박지훈;김기면;이성경;민경원
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제22권5호
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    • pp.429-437
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    • 2009
  • 본 연구에서는 수평관과 수직관의 단면이 다른 액체기둥흡진기(LCVA)의 제진효과를 극대화하기 위한 최적형상을 수치 해석에 의한 변수연구를 통해 찾았다. 특정 진동수에 동조되고, 동일한 총질량을 가지면서 치수 및 수위와 관련된 구속조건을 만족하는 다양한 형상의 LCVA를 설계하고, 이 가운데 가장 큰 등가감쇠비를 획득하는 형상을 찾았다. 그 결과 LCVA 형상의 설계에서 수위변동폭이 최적형상을 결정하는 중요한 구속조건 역할을 한다는 것을 확인하였다. 유체가 운동하는 평면과 직교하는 방향의 LCVA 수평폭을 증가시킬수록 등가감쇠비가 증가하였으며, 증가율은 점차 둔화되는 것으로 나타나 적정 수평폭의 결정이 중요한 것으로 나타났다.

플라이 애쉬를 활용한 알칼리 활성시멘트 콘크리트의 압축강도와 최적혼합비 (Compressive Strength and Optimal Mixing Ratio of Alkali Activated Cement Concrete Containing Fly Ash)

  • 한상호;박상숙;강화영
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제11권4호
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    • pp.152-158
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    • 2007
  • 본 연구는 알칼리 활성시멘트(Alkali Activated Cement)를 콘크리트에 활용하기 위한 기초적인 연구로서 잔골재 및 굵은골재의 혼합비는 일정하게 하고, 활성화제/플라이 애쉬의 혼합비, 그리고 활성화제 중 물유리, 수산화나트륨, 물의 혼합비를 변화시킨 AAC 콘크리트에 대한 압축강도를 측정하였다. 또한 각 변수에 따른 압축강도의 특성을 분석하고, AAC 콘크리트의 최적 혼합비를 구하였다. 그 결과 최대 압축강도 발현을 위한 활성화제 중 물유리, 수산화나트륨, 물의 최적 혼합비는 4.0:1.0:2.5 이었으며, 활성화제/플라이 애쉬의 최적 혼합비는 0.7 이었다.

외부 프리스트레싱을 이용한 RC 중공슬래브교의 최적보강 (Optimal Strengthening in RC Hollow Slab Bridges Using External Prestressing)

  • 박경식;최세휴
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제13권6호통권58호
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    • pp.204-211
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    • 2009
  • 본 연구에서는 RC 중공슬래브 교량의 내하력을 향상시키기 위해 외부 프리스트레싱을 이용한 보강방법을 제시하였다. 효과적인 보강을 위해 Queen-post 형식과 King-post 형식이 고려되었으며, 축차무제 약 최소화 기법(SUMT)를 이용하여 목표 내하율을 달성하기 위한 최적의 형상과 긴장력을 구하였다. 최적보강을 위한 목적함수는 재료비용을 무차원화한 비용함수로 구성하였으며, 제약조건은 시방서 규정과 내하율을 고려하여 형성하였다. RC 중공슬래브 교량의 보강을 실행한 후 그 결과를 분석하여 제안된 방법의 타당성을 제시하였다.

기대생애주기비용에 기초한 고속철도교량의 신뢰성-최적설계 방안 (Reliability-Optimal Design Method of High-Speed Railway Bridges Based upon Expected Life-Cycle Cost)

  • 이우상;방명석;한성호;이진옥
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제14권4호
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    • pp.102-110
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    • 2010
  • 신뢰성평가는 고속철도교량에 포함된 불확실성의 영향을 고려하여 정량적 구조안전성을 검토하기 위한 효율적인 방안이며, 신뢰성평가에 기초한 기대생애주기비용은 고속철도교량의 합리적인 안전수준 및 설계기준을 제공할 것이다. 따라서 이 연구에서는 수치해석과 신뢰성평가 결과를 바탕으로 고속철도교량의 기대생애주기비용 및 최적설계 방안을 결정하고자 한다. 이를 위해, 고속철도교량의 표준설계를 기준으로 다양한 설계방안을 설정한 후, 각각의 설계방안에 대해 수치해석을 수행하였으며, 설계강도 한계상태방정식에 따른 신뢰성평가는 수치해석결과를 토대로 외적 불확실성의 영향을 고려하여 수행하였다. 고속철도교량의 기대생애주기비용은 각각의 설계방안에 따른 신뢰성평가 결과를 바탕으로 산정 하였다. 또한 최적설계 방안은 산정된 기대생애주기비용을 이용하여 결정하였다. 아울러, 최적설계 방안의 신뢰성평가 결과 및 기대생애주기비용에 대해 내적 불확실성의 영향을 고려하여 검토하였다. 이 연구결과는 고속철도교량의 체계적인 안전성 평가 및 최적 구조설계를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.