• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5984-5989
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• 2011

양단 핀지지 기둥부재의 중간 위치에 수평재를 연결하고 설치된 수평재의 양끝단과 기둥의 상하끝단을 트러스로 연결된 트러스보강 단일기둥시스템은 보강되지 않은 경우에 비해 그 좌굴강도가 상당수준 향상될 수 있다. 수평재가 설치된 기둥중간지점에서의 수평 및 회전 자유도에 대한 제한하여 기둥의 유효좌굴길이를 줄이는 효과를 통해 강도향상이 구현된다. 본 연구에서는 해석적 해와 탄성 및 비탄성 유한요소해석을 통해 보강된 평면내 단일기둥 시스템의 좌굴강도를 정량적으로 산정하였고 그 결과를 비교하였다. 예제해석을 통해 보강된 단일기둥시스템은 보강되지 않은 단순기둥에 비해 최대 8배까지 좌굴강도가 향상될 수 있음이 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.23-38
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• 1990

본(本) 연구(硏究)에서는 다재하조건(多載荷條件), 허용응력(許容應力), 좌굴응력(座屈應力), 변위(變位), 고유진동수(固有振動數) 제약(制約)을 고려(考慮)한 트러스 구조물(構造物)의 형상(形狀)을 효율적(效率的)으로 최적화(最適化)하기 위해서 Two-Levels 분할(分割) 최적화(最適化) 기법(技法)을 택(擇)하고 Level 1에서는 허용방향법(許容方向法)에 의(依)한 단면(斷面) 최적화(最適化), Level 2에서 Powell 1법(法)의 일방향(一方向) 탐사법(探査法)에 의(依)한 목적함수(目的函數)만이 최소(最小)가 되도록 형상(形狀)을 최적화(最適化)하였다. 본 연구(硏究)의 알고리즘을 트러스의 구조모형(構造模型)에 적용(適用)하여 얻어진 연구(硏究) 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 본(本) 연구(硏究)의 알고리즘은 트러스의 형태(形態), 재하조건(載荷條件), 정적제약조건(靜的制約條件), 고유진동수(固有振動數) 제약조건(制約條件) 등(等)에 구애받지 않고 효율적(效率的)으로 수렴(收斂)함을 알 수 있다. 2. 트러스 구조물(構造物)의 최적형상(最適形狀)은 고려(考慮)되는 제약조건식(制約條件式)에 따라 대단(大端)히 상이(相異)함을 알 수 있다. 3. 동일(同一)한 설계조건하(設計條件下)에서 트러스의 기하학적형태(幾何學的形態)를 고정(固定)시키고 단면(斷面)만을 최적화(最適化)한 경우 보다 본(本) 연구(硏究)의 알고리즘에 의(依)하여 트러스의 형상(形狀)까지도 최적화(最適化)한 경우에는 트러스의 초기(初期)의 기하형태(幾何形態)와 설계조건(設計條件)에 따라 다소(多少) 차이(差異)가 있겠지만 중량(重量)을 상당(相當)히 감소(減少)시킬 수 있다는 사실(事實)을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.55-68
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• 1991

본(本) 연구(硏究)에서는 트러스 구조물(構造物)의 형상(形狀)을 최적화(最適化)하기 위해서 혼합조정법(混合調整法)을 사용하였다. 첫째 단계(段階)에서는 Goal조정법(調整法)에 의해서 트러스 구조물(構造物)을 분할(分割)하여 최적화(最適化)를 실시함으로서 설계변수(設計變數) 및 제약조건(制約條件)식의 수(數)를 크게 줄일 수 있었다. 둘째 단계(段階)에서는 분할(分割)된 구조물(構造物)을 Model조정법(調整法)에 의해서 성질이 다른 설계변수(設計變數)를 분할(分割)하여 최적화(最適化)를 실시하므로서 효율적으로 해를 구하였다. 변위제약(變位制約)을 고려한 분할최적화(分割最適化)는 제약조건(制約條件)이 부분구조(部分構造)마다 독립(獨立)되어 있지 않기 때문에 Goal조정법(調整法)으로는 부분구조(部分構造)에 변위제약(變位制約)을 고려하기가 어려운 점이 있다. 따라서 본(本) 연구(硏究)에서는 변위제약(變位制約)만 고려한 전체문제(全體問題)에서 부분문제(部分問題)에 대한 변위분담율(變位分擔率)을 정하여 부분구조(部分構造)에 대한 최적화(最適化)를 실시하였다. 동일한 설계조건하(設計條件下)에서 트러스의 기하학적형상(幾何學的形狀)을 고정(固定)시키고 단면(斷面)만을 최적화(最適化)한 경우 보다 본(本) 연구(硏究)의 알고리즘에 의하여 트러스의 형상(形狀)까지도 최적화(最適化)한 경우 목적함수(目的函數)를 상당(相當)히 감소(減少)시킬 수 있었으며, 설계변수(設計變數) 및 제약조건식(制約條件式)의 수(數)를 크게 줄일 수 있었으므로 본(本) 연구(硏究)에 의한 트러스 구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)는 트러스 구조물(構造物)의 경제적(經濟的)인 설계(設計)에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료(思料)된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.496-499
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 분기이론에 관한 수치 해석적 기본 방법 및 경로 추적, pin-pointing, 경로 전환을 기술하고 있다. 비선형 탄성 불안정 상태는 극한점과 분기점으로 분류될 수 있으며, 평형경로상의 평형점의 계산 및 평형경로상의 특이점을 찾기 위한 pin-pointing 반복계산을 수행하는 일반적인 비선형 수치해석법으로 극한점을 계산할 수 있다. 그러나 분기좌굴 해석을 위해서는 좌굴 후 분기경로의 추적을 위한 분기경로 전환 알고리즘이 추가적으로 필요하다. 본문에서는 에너지이론에 기초한 일반 탄성안정이론을 소개하고, 평형경로 추적, 분기 좌굴점을 찾기 위한 직접법과 분기경로 전환에 관한 이론을 전개한다. 분기좌굴 해석예제로 트러스로 이루어진 스타돔, 핀지지의 평면아치, 평면프레임, 3차원 공간프레임의 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 실용성을 검증한다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.65-74
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• 1995

단조증가하중을 받는 평면골조의 비탄성해석을 위하여 개발된 기존의 직접해석법을 확장하여 반복하중에 적용하였다. 직접해석법을 위한 골조요소로서 비탄성 트러스와 비탄성 보요소의 두 가지 요소가 개발되었다. 제안된 방법의 정확성과 신뢰성을 기존의 Step-by-step 해석과 비교하여 검증하였다. 기존의 Step-by-step 해석은 하중증분의 크기에 따른 해의 불안정성, 단계별 오차의 누적, 하중증분의 세분에 따른 과다한 계산 등의 문제를 가지는데 비하여 직접해석법은 하중증분의 크기에 무관하게 해의 신뢰성이 보장되고 증분평형식을 사용하지 않으므로 단계별 오차의 누적이 없고 하중증분을 세분하지 않아도 되므로 해석비용이 적게 드는 이점이 있다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.89-97
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• 2004

최적설계기법을 사용한 경제적인 설계의 필요성은 오래 전부터 요구되어 왔으나, 종전의 설계가 설계자의 경험에 의한 시행착오적인 반복설계를 통하여 이루어져 왔기 때문에 구조물의 형상이 복잡한 경우에는 계산상의 어려움과 반복계산을 되풀이해야 하는 번거로움으로 진정한 최적설계는 기대하기 어려웠다. 최적설계법이 구조물의 설계에 매우 유용하다는 사실이 증명되고 있긴 하지만, 아직도 최적설계의 의미를 제대로 이해하지 못하고 있는 실정이며, 더구나 설계실무자는 어디까지나 사용자이기 때문에 수리적 계획수법에 친숙할 필요까지는 없지만 최소한 이런 기법의 가능성과 중요성을 이해할 필요는 있는데 대부분 그러하지 못하고 있는 실정이다. 일반적으로 트러스 구조물 설계 시 주어진 부재의 응력에 따라 단면적을 산출하여 그 단면적에 역학적으로 가장 합리적인 단면을 선정하여 경제적인 설계단면을 구한다. 그러나 트러스의 형상, 트러스 높이에 따른 경제성의 문제는 보통 설계자의 경험과 직관에 의하여 결정되고, 특별한 검토가 이루어지지 않고 설계가 수행되는데, 실제 트러스 구조물에서 트러스의 형상과 높이가 전체 건설공사비에 크게 영향을 미친다. 그러므로, 트러스 구조물의 최적설계에서 트러스 형상, 라이즈 비(rise ratio : 높이/스팬) 및 격간 수(number of panel)를 고려하는 것이 필요하다. 트러스 형상과 스팬에 따른 최적형상과 최적높이 및 격간 수에 대해 설계자의 초기 구조계획 시 주관적 선택의 어려움을 해결하고, 실제의 지붕형 트러스 구조에 설계하중을 작용시켜 응력해석에서부터 부재 단면설계까지의 자동화된 최적설계 알고리즘을 개발할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 플랫 트러스의 형상, 격간 수, 격간의 간격 및 부재단면 등에 대하여 이산적인 변수의 처리와 넓은 설계 공간의 탐색능력과 더불어 문제의 비선형성과 관계없이 전체 최적해를 찾아낼 수 있는 유전자 알고리즘을 이용한다. 또한, 강 구조 한계상태설계기준(대한건축학회, 1998)을 기준으로 하여 자동으로 플랫 트러스의 구조계획과 단면이산화 최적설계를 동시에 수행할 수 있는 최적화 알고리즘을 제시하는 것을 목적으로 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.49-59
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• 1985

탄성(彈性) 이론(理論)에 의하여 트러스의 형상최적화(形狀最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하게 되면 부재(部材)의 단면적(斷面積)과 절점(節點)의 좌표(座標)를 동시에 고려(考慮)해야 하는 복잡(複雜)한 비선형(非線型) 계획문제(計劃問題)가 된다. 이런 비선형(非線形) 계획문제(計劃問題)를 해석(解析)할 수 있도록 제시(提示)된 기법(技法)이 별로 없고 현재 사용(使用)하고 있는 기법(技法)들도 실제(實際)의 적용(適用)에 제한(制限)을 받는 경우가 많다. 그러므로 트러스의 형태(形態), 재하조건(載荷條件) 등에 구애됨이 없이 트러스의 형상(形狀)을 최적화(最適化)할 수 있는 일반(一般) 해석기법(解析技法)이 필요(必要)한 것이다. 이에 본연구(本硏究)에서는 전(全) 해석과정(解析過程) two-phases로 나누어 phase 1 에서는 단면(斷面)을 최적화(最適化)하고 phase 2 에서는 트러스의 절점좌표(節點座標)를 변수(變數)로 하여 형상(形狀)을 최적화(最適化)하는 알고리즘을 개발(開發)한 것이다. 이 알고리즘의 phase 1 에서 유도(誘導)된 비선형(非線型) 계획문제(計劃問題)를 SUMT 문제(問題)로 변환(變換)시켜 Modified Newton-Raphson Method에 의한 SUMT 법(法)을 채택(採擇)하고 phase 2 에서는 Rosenbrock Method의 일방향(一方向) 탐사기법(探査技法)에 의해 목적함수(目的凾數)만이 최소(最小)가 되도록 하는 기법(技法)을 도입(導入)하여 최적화(最適化) 알고리즘 개발(開發)하였다. 개발(開發)된 알고리즘을 트러스의 형태(形態), 설계제약조건(設計制約條件), 재하조건(載河條件) 등을 변화(變化)시켜 가면서 수종(數種)의 트러스에 적용(適用)하여 수치계산(數値計算)을 실시(實施)하고 그 결과(結果)를 다른 알고리즘의 결과(結果)와 정교(正較)하므로서 개발(開發)된 알고리즘의 타당성(妥當性) 안정성(安定性) 적용성(適用性)을 검토(檢討)하였다. 연구(硏究) 결과(結果) 개발(開發)된 이 two-phases 알고리즘은 트러스의 설계조건(設計條件)에 구애받지 않고 트러스의 형상최적화(形狀最適化)에 적용(適用)할 수 있으며 안정성(安定性)있게 빠른 속도(速度)로 최적해(最適解)에 수렴(收斂)한다는 사실(事實)이 확인(確認)되었다. 이에 본(本) 알고리즘을 트러스의 형상최적화(形狀最適化) 알고리즘으로 새로이 제안(提案)하고 본(本) 알고리즘이트러스의 경제적(經劑的)인 설계(設計)에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료(思料)된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.379-388
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• 2006

본 연구의 목적은 휨과 전단에 지배 받는 철근콘크리트 보에서 아치작용에 의한 전단기여분을 평가하는 모델을 개발하는 것이다. 전단력은 휨모멘트의 변화률이라는 관계식을 기초로, 분산트러스 이상화 기법을 이용하여 횡단면에서 베르누이(Bernoulli) 휨 평면으로부터 전단변형적합조건을 새롭게 유도하였다. MCFT와 분산트러스 이상화를 통해 전단흐름에 의한 복부전단요소의 전단곡률을 일치시키는 전단변형적합조건을 수립하였다. 전단변형적합조건을 이용하면, 보 전단거동은 타이드아치작용과 보 작용의 두 성분으로 수치적 분해 될 수 있다. 그리고 두 기본 작용의 분해가 가능하기 때문에 전단에 지배받는 보의 내력을 예측할 수 있다. 제안 모델의 유효성은 기존 문헌에 수록된 활용 가능한 실험 자료를 통해 검증하였고, 수행 결과는 예측치와 실험치 사이에서 실질적으로 일치하는 결과를 얻었다. 결과의 정확성으로부터 제안 모델의 합리성을 확신할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.47-58
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• 2008

대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.133-139
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• 2012

Dynamic characteristic of lift gate supported by plane truss is studied by a model test scaled with the ratio of 1 : 31.25 in the four major rivers project. The vibrations of gate supported by the plane truss is assessed in comparison with those of gate supported by the space truss which was tested formerly. The gate model is made of acryl panel and calibrated by lead. A model test is conducted under the different gate opening and upstream water levels conditions in the concrete test flume dimensioned 1.6 m in width, 0.8 m in height and 24 m in length. In order to verify the model, natural frequencies of the model gate are measured, and compared with the numerical results. The vibrations of gate model supported by the plane truss in opening height of 1.0 cm~2.0 cm shows greater than one supported by the space truss. It is found that the gate model supported by the plane truss is less desirable than one supported by the space truss. thus, the latter type of gate model is requested to design.