In this paper, an optimization process using Genetic Algorithm (GA) that mimics biological processes is presented for optimum design of planar frames with semi-rigid connections by selecting suitable standard sections from a specified list taken from American Institute of Steel Construction (AISC). The stress constraints as indicated in AISC-LRFD (American Institute of Steel Construction - Load and Resistance Factor Design), maximum lateral displacement constraints and geometric constraints are considered for optimum design. Two different planar frames with semi-rigid connections taken from the literature are carried out first without considering concrete slab effects in finite element analyses and the results are compared with the ones available in literature. The same optimization procedures are then repeated for full and semi rigid planar frames with composite (steel and concrete) beams. A program is developed in MATLAB for all optimization procedures. Results obtained from this study proved that consideration of the contribution of the concrete on the behavior of the floor beams provides lighter planar frames.
본 연구에서는 H형강을 이용한 초대형 대각가새 접합부의 횡력저항 성능을 유한요소해석을 통해 평가하였다. 해석결과의 타당성을 얻기 위해 기존의 실험 결과와 비교 검증하였으며, 스티프너의 길이 변화를 통해 횡력저항에 좀 더 효율적인 대각가새 접합부 형태를 알아보았다. 수평 스티프너의 길이가 1.0D 이상 확보되었을 때, 각 해석모델은 거의 동일한 구조적 성능을 보였다. 또한, 수직 스티프너의 길이가 증가할수록 각 모델의 성능이 조금씩 향상됨을 알 수 있었다.
Kang Su Min;Kim Oak Jong;Lee Do Bum;Park Hong Gun;Chun Young Soo;Lee Hyun Ho
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.05a
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pp.291-294
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2005
In the present study, a numerical analysis was performed for interior connections of continuous flat plate to analyze the effect of column section shape on the behavioral characteristics of the connections. For the purpose, a computer program for nonlinear FE analysis was developed, and the validity was verified. Through the parametric study, the variations of shear stress distribution around the connection were investigated. According to the result of numerical analysis, the column section shape has a serious effect on the behavior of the connections. As the length of the cross section of column in the direction of lateral load increases, the effective area and the shear strength at the sides providing the torsional resistance decrease considerably. Therefore the strength model for the flat plate-column connections should be modified by considering the effect of column section shape on the behavior of the connections.
In this article, a harmony search algorithm is presented for optimum design of steel frame structures. Harmony search is a meta-heuristic search method which has been developed recently. It is based on the analogy between the performance process of natural music and searching for solutions of optimization problems. The design algorithms obtain minimum weight frames by selecting suitable sections from a standard set of steel sections such as American Institute of Steel Construction (AISC) wide-flange (W) shapes. Stress constraints of AISC Load and Resistance Factor Design (LRFD) and AISC Allowable Stress Design (ASD) specifications, maximum (lateral displacement) and interstorey drift constraints, and also size constraint for columns were imposed on frames. The results of harmony search algorithm were compared to those of the other optimization algorithms such as genetic algorithm, optimality criterion and simulated annealing for two planar and two space frame structures taken from the literature. The comparisons showed that the harmony search algorithm yielded lighter designs for the design examples presented.
This paper presents an optimization process using Genetic Algorithm (GA) for minimum weight by selecting suitable standard sections from a specified list taken from American Institute of Steel Construction (AISC). The stress constraints obeying AISC-LRFD (American Institute of Steel Construction-Load and Resistance Factor Design), lateral displacement constraints being the top and inter-storey drift, mid-span deflection constraints for the beams and geometric constraints are considered for optimum design by using GA that mimics biological processes. Optimum designs for three different space frames taken from the literature are carried out first without considering concrete slab effects in finite element analyses for the constraints above and the results are compared with the ones available in literature. The same optimization procedures are then repeated for the case of space frames with composite (steel and concrete) beams. A program is coded in MATLAB for the optimization processes. Results obtained in the study showed that consideration of the contribution of the concrete on the behavior of the floor beams results with less steel weight and ends up with more economical designs.
Kim, Jong Min;Kim, Seung Jun;Park, Jong Sup;Kang, Young Jong
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.20
no.2
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pp.237-246
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2008
The cross-sections of continuous multi-span beams sometimes suddenly increase, or become stepped, at the interior supports of continuous beams to resist high negative moments. The three-dimensional finite-element program ABAQUS (2006) was used to analytically investigate the inelastic lateral-torsional buckling behavior of stepped beams subjected to pure bending moment and resulted in the development of design equations. The flanges of the smaller cross-section were fixed at 30.48 by 2.54 cm, whereas the width and/or thickness of the flanges of the larger cross-section varied. The web thickness and height of beam was kept at 1.65 cm and 88.9 cm, respectively. The ratios of the flange thickness, flange width, and stepped length of beams are considered analytical parameters. Two groups of 27 cases and 35 cases, respectively, were analyzed for double and single stepped beams. The combined effects of residual stresses and geometrical imperfection on inelastic lateral-torsional buckling of beams are considered. First, the distributions of residual stress of the cross-section is same as shown in Pi, etc (1995), and the initial geometric imperfection of the beam is set by central displacement equal to 0.1% of the unbraced length of beam. The new proposed equations definitely improve current design methods for the inelastic LTB problem and increase efficiency in building and bridge design. The proposed solutions can be easily used to develop new design equation for inelastic LTB resistance of stepped beams subjected to general loading condition such as a concentrated load, a series of concentrated loads or uniformly distributed load.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.3
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pp.252-262
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2019
Following the earthquake in Gyeongju (2016) and Pohang (2017), South Korea is no longer a safe place for earthquakes. Accordingly, the need for shelters suitable for disaster environments is increasing. In this study, a lightweight composite panel was used to produce post-disaster housing for refugees to compensate for the disadvantages of existing evacuation facilities. For this purpose, an evaluation of structural performance and thermal environment for post-disaster housing for refugees composed of lightweight composite panels was performed. To assess the structural performance, a lateral loading test was conducted on a system made of lightweight composite panels. The specimens consisted of two types, which differed according to the bonding method, as a variable. In addition, the seismic and wind loads were calculated in accordance with KBC 2016 and compared with the experimental results. Regarding the energy performance, optimization of south-facing window planning and window-wall ratio and solar heat gain coefficient were analyzed to minimize heating, cooling, and lighting energy. As a result, the specimens composed of lightweight composite panels will perform sufficiently safely for lateral loads and the optimized window planning will lead to a low-energy operation.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.18
no.3
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pp.1-9
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2014
Improving the earthquake resistance of buildings through seismic retrofitting using steel braces can result in brittle failure at the connection between the brace and the building, as well as buckling failure of the braces. In this study, a non-compression cross-bracing system using the Carbon Fiber Composite Cable (CFCC), which consists of CFCC bracing and bolt connection was proposed to replace the conventional steel bracing. This paper presented the seismic resistance of a reinforced concrete frame strengthened using CFCC X-bracing. Cyclic loading tests were carried out, and the maximum load carrying capacity and ductility were investigated, together with hysteresis of the lateral load-drift relations. Test results revealed that the CFCC X-bracing system installed RC frames enhanced markedly the strength capacity and no buckling failure of the bracing was observed.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.1C
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pp.41-51
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2008
The load distribution and deformation of single piles which is embedded in Jumunjin sand and Kimhae clay are investigated, based on small scale model tests. Special attention is given to the consideration of flexural rigidity in laterally loaded piles. To consider the flexural rigidity of the pile, tests are performed with the aluminium piles of three different length under different relative densities and undrained shear strength. The test results indicate that the initial slope from the results of tests is proportional to the depth and pile-soil rigidity in both soils. But the increasing rate of the initial slope in the clay is less than in the sand. In addition, the soil resistance is more related to the depth and soil condition than the pile rigidity. Base on the test results, an empirical formula is proposed, which is good agreement with previously published small scale model test and field lateral load test.
Oriented strand board (OSB) distributed in Korea was collected, and its mechanical properties were investigated according to the International Organization for Standardization (ISO), Japanese Industrial Standards, and Korean Design Standard. Ten types of OSBs were collected, including six types for walls and others for floors. The thickness swelling, moisture content, and density of each product satisfied the ISO standards. All products showed lower formaldehyde emission values than those of the SE0 grade. The internal bonding strengths of all products, except products B, H, and I, met the ISO standards. However, products A, B, C, F, and H did not satisfy the thickness swelling standard of the load-bearing OSB for use in dry conditions. Products D and G showed heavy duty load-bearing OSB for use in humid conditions in terms of internal bonding and bending strength after boiling. In the nail head pull-through force and lateral nail resistance tests, all products met the standards. In terms of the structural bending performance (four points), the six types of OSBs for walls satisfied the standard for bending strength and modulus of elasticity. All the products for flooring met the standard for bending strength but, except for product G, the products did not meet the standard for modulus of elasticity. Although the results of this study cannot represent the performance of all imported OSBs, considering the above results, the water resistance performance of seven types of OSB products did not meet the standard, and 10 types of products did not match the labeling grades.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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