• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.461-470
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• 2009

기둥은 축하중과 지진하중에 저항하는 주부재로서 구조물에서 가장 중요한 부재중의 하나이다. 이러한 기둥은 화재 시 고온에 의해 그 성능이 저하되어 전체 구조물계에 심각한 균열을 초래할 수 있으며, 구조물의 붕괴로도 이어질 수 있다. 본 연구에서는 새로운 형식의 기둥인 내부구속 중공 콘크리트 충전강관 기둥 (ICH CFT column; Internally Confined Hollow Concrete Filled Tube column)의 내화 성능이 연구되어져 있지 않기 때문에 건축물에 적용을 하여 기준에 맞는 기둥을 만들기 위해서는 내화 성능 평가가 필요하다. 본 기둥은 콘크리트 충전 강관 기둥 (CFT column; Concrete Filled Tube column)과 같이 외부 강관에 의해 콘크리트가 구속되어 기둥의 성능을 발휘하므로, 외부 강관의 항복 여부가 전체 기둥의 강도를 결정하게 될 것이다. 그래서 본 연구에서는 화재에 의한 기둥의 온도 변화에 따른 ICH CFT 기둥의 강도를 콘크리트의 구속효과와 재료비선형성을 고려하여 해석을 수행하였고, 또한 기둥의 중공비, 외부강관의 두께, 콘크리트의 강도를 매개 변수로 선정하여 기둥의 내화 성능을 평가하였으며, 해석에는 범용 프로그램과 전용 프로그램을 병행하여 사용하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.361-371
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• 2006

최근 전통적인 구조 최적화 알고리즘의 단점을 극복하기 위해서 부재 변위기여도를 이용뼈 부재 사이즈를 조절함으로써 건물의 변위을 만족시키는 재분배기법이 실용적인 고층 건물 변위설계법으로 인식되고 있다. 재분배 기법을 이용한 변위 설계법은 변위에 효과적인 부재는 물량은 증가시키고, 변위제어에 효과적이지 못한 부재의 물량은 감소시키는 방법으로 변위를 제어한다. 기존 연구에서 재분배 기법은 동적 변위기여도에 근거하여 지진하중을 받는 철골 구조물의 변위를 효과적으로 제어할 수 있었다 기존의 연구에서 재분배 기법은 정하중과 지진하중을 받는 고층 건물의 변위를 효과적으로 제어할 수 있었으나, 재분배 기법으로 설계된 구조물의 비선형 성능에 대한 평가는 이루어 지지 못했다. 본 연구에서는 변위 제어 뿐 만 아니라 비선형 특성을 함께 개선할 수 있는 재분배 기법을 개발하기 위한 기초 연구로서, 재분배 기법의 비선형 특성 평가 모델을 개발하고, 이를 구조 시스템 중에서 가장 단순한 형태인 철골 모멘트 저항 골조 예제에 적용히여 철골 모멘트 저항 골조에 대한 재분배 기법의 비선형 특성을 평가하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권6호
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• pp.749-758
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• 2017

In structural mechanics, traditional analyses methods usually employ matrix operations for obtaining displacement and internal forces of the structure under the external effects, such as distributed loads, earthquake or wind excitations, and temperature changing inter alia. These matrices are derived from the well-known principle of mechanics called minimum potential energy. According to this principle, a system can be in the equilibrium state only in case when the total potential energy of system is minimum. A close examination of the expression of the well-known equilibrium condition for linear problems, $P=K{\Delta}$, where P is the load vector, K is the stiffness matrix and ${\Delta}$ is the displacement vector, it is seen that, basically this principle searches the displacement set (or deformed shape) for a system that minimizes the total potential energy of it. Instead of using mathematical operations used in the conventional methods, with a different formulation, meta-heuristic algorithms can also be used for solving this minimization problem by defining total potential energy as objective function and displacements as design variables. Based on this idea the technique called Total Potential Optimization using Meta-heuristic Algorithms (TPO/MA) is proposed. The method has been successfully applied for linear and non-linear analyses of trusses and truss-like structures, and the results have shown that the approach is much more successful than conventional methods, especially for analyses of non-linear systems. In this study, the application of TPO/MA, with Harmony Search as the selected meta-heuristic algorithm, to cables net system is presented. The results have shown that the method is robust, powerful and accurate.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.117-126
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• 2002

본 논문에서는 횡비틀림좌굴을 고려하는 2차 소성힌지해석법을 이용하여 3차원 강뼈대구조물의 설계기법을 개발하였다. 본 해석은 구조시스템 및 개별부재의 재료적 기하학적 비선형 거동을 고려한다. 더욱이, 종래의 2차 소성힌지해석에서 횡비틀림좌굴효과에 의한 휨강도 감소효과를 고려하지 못한 문제를 해결하였다. 강뼈대구조물의 잔류응력과 휨에 의한 비선형성 및 기하학적 불완전성에 의한 점진적인 소성화효과를 고려하는 효율적인 방법을 기술하였다. 횡비틀림좌굴효과를 고려하기 위하여 비지지장 및 단면 형상으로 구성되는 침강도 감소모델을 사용하였다. 개발된 2차 소성힌지해석법을 LRFD 설계방법과 비교함으로서 검증하였다. 예제해석을 통하여 횡비틀림좌굴효과는 2차 소성힌지해석법에 고려해야 할 중요한 요소임을 알 수 있었다. 본 해석은 실제 설계에 활용할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 방법이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권1호통권41호
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• pp.1-7
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• 2005

본 논문에서는 원전내부의 내진범주 1급 계전기를 포함하고 있는 캐비닛 구조물의 최적내진보강에 대한 연구를 수행하였다. 지진시 계전기는 구조적인 파괴보다는 떨림에 의한 기능적 파괴가 발생한다. 이를 방지하기 위해서는 캐비닛구조물의 응답을 적정 수준이하로 감소시켜야 하므로 다양한 감쇠보강의 설치패턴에 따라 최적의 감쇠계수를 ${\mu}$-GA(micro-Genetic Algorithm)기법을 이용하여 산정하였다. 대상캐비닛 구조물은 해석의 정확도와 계산의 효율성을 만족시키기 위해 이용한 프레임구조로 모델링되었다. 구조물의 응답은 감쇠기의 비선형거동을 고려한 비선형 시간이력해석에 의해 얻어진 가속도응답스펙트럼으로 나타내었다. 목적함수는 구조물의 해석에서 얻어진 응답스펙트럼의 최대값과 목표 포괄기기내진력 스펙트럼 (GERS; General Equipment Ruggedness Spectra)의 최대응답비를 기초로 작성되었다. 해석결과 적절한 보강패턴을 선정한 경우 좋은 적합도의 향상을 보였으며 특히 감쇠지수의 값이 작은 경우 적합도의 개선효과가 뛰어났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.223-230
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• 2009

본 연구는 다양한 직경-두께비와 콘크리트 강도를 고려한 콘크리트 충전강관의 휨 거동을 다루었다. 유한 요소 해석을 위하여 상용 프로그램 LUSAS를 사용하였으며, 충전 강관의 콘크리트와 강 사이의 부착면의 상세거동을 고려하기 위하여 조인트 요소를 적용하였다. 또한, 콘크리트와 강관의 비선형성을 고려하기 위하여 소성영역에서 증가된 응력을 사용한 콘크리트와 강의 응력-변형률 곡선을 사용하였다. 제안된 방법으로 구한 수치해석 결과는 등분포하중을 받는 강관의 하중-변위 곡선에 대한 실제 실험 결과와 잘 일치하였다. 몇 가지 매개변수 연구는 서로 다른 직경-두께비와 콘크리트 강도에 대하여 휨 영향을 받는 콘크리트 충전강관의 구조적 특성에 초점을 두었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.277-289
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• 2005

본 논문은 강사장교의 극한강도를 다루고 있다. 강사장교의 극한강도를 평가하기 위하여 비선형 비탄성 해석 접근법과 분기점 좌굴 고유치해석 접근법인 유효접선탄성계수$(E_f)$법을 사용하여 예제를 수행하였다. 이를 위하여 초기형상을 고려한 실용적인 비선형 비탄성 해석기법을 제시하였다. 초기형상 해석 시각 형상해석 단계마다 보-기둥 부재의 부재력 대신 개선된 구조물형상을 고려하였다. 보-기둥 부재의 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였고, 재료적 비선형은 CRC 접선계수와 포물선 함수를 사용하여 고려하였다. 또한, 케이블 부재의 기하학적 비선형은 할선탄성계수 값을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 제안한 해석기법으로 예측된 하중-변위 곡선들이 다른 연구에 의한 결과들과 비교 검증 되었으며, 제시된 3차원 강사장교 모델들에 대하여 제안한 해석기법과 비탄성 좌굴해석을 사용하여 극한강도를 비교하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제32권2호
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• pp.283-300
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• 2009

The characteristic response of a structure to blast load may be divided into two distinctive phases, namely the direct blast response during which the shock wave effect and localized damage take place, and the post-blast phase whereby progressive collapse may occur. A reliable post-blast analysis depends on a sound understanding of the direct blast effect. Because of the complex loading environment and the stress wave effects, the analysis on the direct effect often necessitates a high fidelity numerical model with coupled fluid (air) and solid subdomains. In such a modelling framework, an appropriate representation of the blast load and the high nonlinearity of the material response is a key to a reliable outcome. This paper presents a series of calibration study on these two important modelling considerations in a coupled Eulerian-Lagrangian framework using a hydrocode. The calibration of the simulated blast load is carried out for both free air and internal explosions. The simulation of the extreme dynamic response of concrete components is achieved using an advanced concrete damage model in conjunction with an element erosion scheme. Validation simulations are conducted for two representative scenarios; one involves a concrete slab under internal blast, and the other with a RC column under air blast, with a particular focus on the simulation sensitivity to the mesh size and the erosion criterion.

• Architectural research
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• 제25권1호
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• pp.1-9
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• 2023

Structural ageing influences the structural performance in a negative way by reducing the seismic resilience of the structure which makes it a major concern around the world. Retrofitting is considered to be a pragmatic and feasible solution to address this issue. Numerous retrofitting techniques are devised by researchers over the years. The viability of using steel bracings as retrofitting component is evaluated on a G+30 storied building model designed according to ACI318-14 and ASCE 7-16. Four different types of steel bracing arrangements (V, Inverted V/ Chevron, Cross/ X, Diagonal) are assessed in the model developed in commercial nu-merical analysis software while considering both material and geometric nonlinearities. Reducing displacement and cost in the structures indicates that the design is safe and economical. Therefore, the purpose of this article is to find the best bracing system that causes minimum displacement, which indicates maximum lateral stiffness. To evaluate the seismic vulnerability of each system, incremental dynamic analysis was conducted to develop fragility curves, followed by the formation of collapse margin ratio (CMR) as stipulated in FEMA P695 and finally, a cost estimation was made for each system. The outcomes revealed that the effects of ge-ometric nonlinearity tend to evoke hazardous consequences if not considered in the structural design. Probabilistic seismic and economic probes indicated the superior performance of V braced frame system and its competency to be a germane technique for retrofitting.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-13
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• 2009

이 논문에서는 복잡한 기하학적 형상과 비선형 특성들을 보이는 곡선 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 사장교의 극한거동을 안정적으로 예측하기 위한 비선형 해법을 제시하였다. PSC 교량 구조물의 비선형 거동 및 극한거동을 예측하기 위한 해법으로서 하중제어법(load control strategy)과 변위제어법(displacement control strategy)을 적용하였다. 콘크리트의 과다한 균열과 재료상태 및 케이블 장력의 급격한 변화로 인해 불평형력(unbalanced load)이 크게 변화하여 이들 두 해법으로 해를 구할 수 없는 경우에 대한 대안으로서 불평형력을 적정한 비율로 감소시키면서 하중제어 법을 적용하여 해를 안정적으로 구해 나가는 불평형력 감쇠(scale-down of the unbalanced load)를 적용한 하중제어법을 제시하였다. PSC 거더교의 극한해석을 수행하여 불평형력 감쇠를 적용한 하중제어법의 정당성을 평가하였다. 또한 곡선 PSC 사장교의 극한해석에 이 논문에서 제시한 비선형 해법을 적용하여 복잡한 비선형성으로 인해 해가 수렴하기 어려운 해석에도 이 해법이 유용함을 확인하였다.