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한국전산구조공학회 논문집 KCI 등재 Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
- 발행기관 한국전산구조공학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1229-3059 (Print)2287-2302 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2023
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 531DDC 624
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제15권 2호 (2002년 6월) 16건
1.
2002.06
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본 연구에서는 죄굴이 방지된 비부착 가새가 설치된 철골조 건물의 에너지 소산능력과 지진응답에 대하여 연구하였다. 먼저 조화하중을 받는 단자유도계 구조물을 대상으로 변수분석을 수행하고 가새의 최적항복강도를 구하였다. 다자 유도계 골조구조물의 비선형 시간이력 해석을 통하여 다양한 크기와 강도를 가진 가새가 설치된 구조물의 지진응답을 분석하고, 가새의 적당한 층별 분배방법을 찾기 위하여 여러 가지 분배방법을 적용하였다. 해석결과에 따르면 일반적으로 가새의 강성이 증가함에 따라 구조물의 최대변위는 감소하였다. 그러나 구조물의 고유주기 및 하중에 따라 가새의 강성이 커짐에 따라 구조물의 최대 변위와 누적된 손상이 증가하는 것으로 나타났다.
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2.
2002.06
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Vector Random Decrement(VRD) 기법은 상시하중을 받는 선형의 구조물에서 동적응답의 장시간기록을 자유진동신호로 전환시키는 효과적인 알고리즘으로 발전되어 왔으며, 이에 따른 VRD함수는 실측한 자유감쇄응답과 거의 동일하게 모우드변수에 대한 정보를 갖는다. 본 연구에서는 모우드형상비의 개념을 동특성 평가과정인 Ibrahim Time Domain (ITD) 알고리즘에 적용하여 VRD 기법을 개선하였다. 제안된 기법에서는 이동시간의 보정과정에서 VRD 함수가 변환되지 않기 때문에 벡터 트리거조건에 적용된 최대 이동시간 영역의 정보가 VRD 함수에 누락 없이 포함되고 입력하중의 영향은 평균과정에서 소거된다. 제안된 기법에 의한 모우드변수의 추정결과를 일반적인 Random Decrement(RD) 기법과 비교하였으며, VRD 기법의 적용성을 모의 예제해석과 상시하중이 재하된 보의 실내실험으로 검증하였다.
4,000원
3.
2002.06
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이 논문에서는 지하식 LNG 저장탱크의 설계조건 변화에 따른 구조거동에 대한 사례연구를 다루었다. 지하식 LNG 저장탱크의 설계에 있어서, 치적의 탱크 형상과 치수를 결정하는 것은 다양한 하중조건과 이들의 하중조합 하에서 더욱 향상된 구조거동을 위해 매우 중요하다. 저장 탱크의 설계단계에서 유지단계에 이르기까지 구조거동에 영향을 미치는 주요인자에 대한 분석과 평가가 이루어졌으며, 이러한 매개변수연구를 토대로 한 결과에 근거하여 지하식 LNG 저장탱크의 보다 합리적인 설계에 대한 기초자료를 제안하였다.
5,100원
4.
2002.06
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현재 국내에서는 벽과 슬래브으로만 이루어진 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 사용되고 있다. 아파트 건물의 전단벽에는 기능적인 필요에 의하여 한 개 혹은 여러 개의 개구부가 존재할 수 있다. 이러한 개구부가 있는 전단벽의 해석에 대해서 기존에 많은 연구가 수행되어 왔으나, 적용하는데 많은 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하는 등 여러 가지 제한점 때문에 실제 해석 및 설계에는 별로 적용되지 못하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 기존 연구의 제한점들을 개선하여 개구부 크기, 위치 및 개수에 관계없이 적용할 수 있는 해석 방법을 제안하였다. 개구부가 있는 전단벽을 정확하게 해석하기 위해서는 전단벽을 평면응력요소로 세분화하여 모형화하는 것이 필요하다. 그러나 아파트 건물 전체를 평면응력요소로 세분하여 모형화하는 것은 상당한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 소요되므로 실무에 적용하기에는 어려운 점이 많다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 단점을 개선하고자 슈퍼요소와 행렬응축기법, 그리고 가상보를 사용한 해석기법을 제안하였다. 제안된 해석기법의 효용성을 검증하기 위하여 다양한 크기와 위치의 개구부가 있는 예제구조물을 선택하여 정적 및 동적해석을 수행하였다. 예제해석 결과 제안된 해석기법은 소요되는 해석시간과 컴퓨터 메모리를 대폭 줄이면서도 세분모델과 비슷한 정확성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
4,500원
5.
2002.06
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부재의 일정구간에 설치된 긴장재의 긴장작업과 이미 긴장되어 있는 상태의 긴장재를 이완시키므로써 의도적으로 유도되는 2차 모멘트를 이용한 새로운 연속화 공법이 개발되었다. 본 공법에서는 이들 긴장재의 긴장과 이완공정이 가장 핵심이 되는 작업이 되며, 실용적인 측면에서는 그 크기와 순서를 결정하는 것이 주된 과제가 될 것이다. 본 논문에서는 이 과정에서 필요한 최적의 긴장과 이완 비율의 조절 과정에 관하여 연구하였다. 그 결과, 긴장작업과 이완작업은 먼저 긴장작업부터 시작하여 3단계에 걸쳐 점진적으로 실시하는 것이 구조의 안전과 시공성을 위해 타당한 방법으로 나타났다. 그리고, 민감도 분석을 통하여 결정되는 선행 긴장작업의 긴장력 크기는 최소와 최대의 비율범위를 동시에 만족하는 값으로 결정되어야 하나, 시공의 효율성을 위해서 필요할 패는 최소 긴장비율만을 하한치로 하여 결정하여도 큰 문제는 없다.
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6.
2002.06
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신경망은 설계자의 경험과 통찰력과 같은 비정형적 정보에 의존하는 초기 구조설계단계의 시스템화에 매우 적합하다. 초기 구조설계단계를 시작하는 시점에서는 설계정보가 매우 적음을 생각해 볼 때, 신경망 모델은 제한적인 적은 정보를 입력으로 하고 상대적으로 훨씬 많은 출력을 가지도록 설계되어야 한다. 그러나, 이러한 상황은 신경망 학습시 학습속도, 수렴, 출력 값의 신뢰성등 여러 가지 문제점을 초래한다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 설계 정보가 점진적으로 증가하는 흐름을 가지고 있다는 점에 착안해서 다단계 신경망을 제시하고, 이를 토대로 사장교 초기 구조설계시스템에 대한 원형을 구현하였다. 본 연구결과 초기 구조설계단계 전체에 대해서 하나의 신경 망으로 설계하는 것 보다 다단계 신경 망으로 나누어서 동일한 작업을 수행하도록 하는 것이 훨씬 유리하다.
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7.
2002.06
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본 연구에서는 횡강성 영향행렬을 이용한 최적설계의 효율성을 높이기 위해 각 층에서 층별 영향행렬을 구하는 계산모듈을 개발하고 가상하중법에 의한 민감도 해석을 수행한다. 아울러 최적설계결과를 실무에 직접 적용할 수 있도록 층별 횡강성 증대계수에 근거하여 횡하중 저항시스템의 부재단면크기를 재산정하는 방안을 강구한다. 이를 위해 단면 재산정 방안은 연속형과 이산형 단면설계법으로 나누어 고려되며, 단면특성과 단면치수와의 관계가 설정된다. 특히 강도구속조건에 대한 초기설계가 먼저 수행된 후 횡변위 구속조건을 초과하는 횡변위를 제어하는데 있어서 횡하중 저항 시스템만이 저항하도록 설계한다. 본 연구에서 제안된 고층건물의 횡변위 제어 및 단면 재산정 방안을 검토하기 위해 두 가지 형태의 45층 삼차원 구조물이 고려된다.
4,000원
8.
2002.06
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본 연구에서는 직사각형 단면을 갖는 프리스트레스 철근콘크리트보(PRC)의 최소경비설계를 수행하였다. 목적함수로서 건설경비는 콘크리트 경비, 긴장재 경비, 철근 경비 그리고 거푸집 경비를 포함하였으며 이를 최소화하였다. 설계제약조건으로는 시방서상의 최대처짐제약, 휨 및 전단강도제약, 연성제약 그리고 설계변수에 대한 상하한 제약을 고려하였다. 쿤-터커 필요조건을 이용하여 최적성 규준을 설계변수의 항으로 명시적으로 유도하였으며, 이때 설계변수로는 보의 유효깊이, 긴장재의 최대편심거리 그리고 철근비로 취하였고, 긴장재의 형상은 2차 포물선함수로 가정하였다. 또한 본 연구에서는 요소별로 변화하는 단면을 갖는 경우와 전경간에 걸쳐 일정한 단면을 갖는 경우에 대하여 고려하였고, 긴장재의 경간별 최대편심을 설계변수화 하였다. 그리고 수치예를 들어 개발된 기법의 적용성과 효율성을 보였다.
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9.
2002.06
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고장도 재료의 사용과 시공기술의 발달로 경기장 관람석이 장경간화 유연화 되어 구조물의 고유진동수가 매우 낮아지고 있다. 경기장 관람석구조물은 사람의 율동적인 움직임에 의하여 공진 또는 공진과 유사한 거동이 일어날 수 있으므로 진동에 대한 구조물의 안전성 및 사용성에 대한 검토가 요구된다. 경기장 관람석의 효과적인 설계를 위해서는 경기장 관람석에 가해지는 동적하중에 대한 분석과 경기장 관람석의 거동에 대한 정확한 분석이 있어야 한다. 경기장 관람석에 가해지는 동적하중은 매우 다양하며 수식적으로 표현하기가 쉽지 않기 때문에 계측한 동적하중을 적용하는 것이 바람직하다. 그리고 판요소로 이루어진 경기장관람석의 정확한 진동해석을 위해서는 구조물을 조밀하게 나누어야 하기 때문에 해석시간이 길어지게 된다. 또한 경기장 전체 구조물의 진동해석에 있어서 경기장 전체 구조물을 세분화하여 모델링하는 것은 매우 어려울 뿐만 아니라 절점 수가 매우 많아지므로 절점수가 제한되어 있는 상용프로그램으로는 해석이 불가능할 수도 있다. 본 연구에서는 경기장 관람객의 여러 가지 움직임에 의하여 야기되는 다양한 동적하중을 계측하여 분석하였다. 그리고 판요소로 이루어진 경기장 관람석의 동적특성을 비교적 잘 표현할 수 있으면서도 절점을 줄일 수 있는 효과적인 해석방법을 제안하였다. 제안된 방법의 정확성과 효율성을 살펴보기 위하여 경기장 관람석의 진동해석을 수행하였다.
4,200원
10.
2002.06
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유전자 알고리즘은 적자 생존과 자연친화의 유전이론을 기초로 하여 이루어진 탐색기법이다. 유전자 알고리즘은 미분 정보 등과 같은 부가적인 정보없이 수렴함으로 전역적 최적값을 탐색하는 강인한 탐색기법으로 알려져 있다. 유전자 알고리즘은 연속형의 설계변수를 가지는 문제에서 세대가 계속 진행되어도 목적함수의 개선이 없이 조기에 수렴하는 경우가 있다. 또한 전역적 최적값 근처에서 수렴하지 못하고 목적함수값이 진동하여 수렴속도가 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 위와 같은 유전자 알고리즘의 단점을 보완하고자 재시동 조건과 엘리트 보존방법을 제안하였다. 수정된 유전자 알고리즘의 유용성을 검증하기 위해 3부재 트러스와 평면응력 외팔보에 적용하여 수렴 속도의 향상을 확인하였다.
4,000원
11.
2002.06
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본 연구의 목적은 패널영역을 고려한 2차 탄소성힌지해석을 이용한 평면 강뼈대구조물의 이산화 최적설계알고리즘을 개발하는데 있다. 강뼈대구조물의 일반적인 해석은 구조물의 거동에서 패널영역 변형의 효과를 고려하지 않는다. 최적설계의 목적함수는 강뼈대구조물의 중량을 함수로 취하였으며, 제약조건식은 하중저항계수법(AISC-LRFD1994)시방규정을 근거로 하였다. 강뼈대구조물의 해석에서 현실적인 모델 사용의 중요성을 입증하기 위해 접합부 모델에서 패널영역을 고려하지 않은 수치해석과의 비교로부터 이 모델의 타당성이 판명되어진다. 개발된 알고리즘은 범용 프로그램인 SAP2000의 치적설계결과와 비교하여 본 연구에서 개발된 최적화 알고리즘의 타당성을 입증하였다. 이 연구의 결과는 일반적인 강뼈대구조물의 설계방법보다 패널영역의 거동을 고려한 최적설계 알고리즘이 더 경제적인 설계라는 것을 나타내었다.
4,500원
12.
2002.06
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본 연구에서는 비선형 정적해석법인 능력스펙트럼 법을 이용하여 성능목표를 만족하기 위하여 필요한 점탄성 감쇠기를 설계하는 절차를 제시하였다. 점탄성 감쇠기의 적정 크기를 구하기 위해 목표 변위에서 필요한 유효감쇠 비를 구한 다음 구조물의 이력거동에 의한 등가감쇠 비와 고유감쇠 비를 이용하여 필요한 감쇠기의 감쇠를 구하였다. 점탄성 감쇠기를 설치할 경우에는 구조물의 감쇠뿐만 아니라 강성도 변화하기 때문에 반복계산이 필요하게 된다. 본 연구에서는 먼저 단자유도계에서 구조물의 설계변수를 변화시키면서 제안된 방법의 타당성을 검증하였다. 또한 10층의 철골조 건물에 적용하고 지진응답을 구하였다. 제안된 방법에 따라 설계된 감쇠기를 설치하고 수행한 시간이력해석 결과에 의하면 고려된 설계변수에 관계없이 목표변위를 만족하는 것으로 나타났다.
4,200원
13.
2002.06
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레이더법은 건축구조물에 대한 비파괴 검사의 대표적인 방법의 하나이다. 레이더로 측정된 결과들을 분석하기 위해서는 전자기파의 전파에 대한 수치적인 모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 콘크리트 시편에 전파되는 전자기파를 모델링하기 위해 유한차분 시간영역법을 적용하고자 한다. 유한차분 시간영역법은 전자파 해석과 모델링을 통한 시뮬레이션에 매우 유용한 방법이다. 본 연구에서는 유한차분 시간영역법을 이용하여 두께가 다른 5개의 시편을 3차원으로 모델링하였다. 모델링 결과와 실험 결과를 비교하여 실험에서 시편 뒷 표면을 찾으며 시편두께를 측정한다.
4,000원
14.
2002.06
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현재 국내에서는 벽체와 바닥판으로만 구성된 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 사용되고 있다. 또한 청력에 대한 저항이 뛰어나기 때문에 전단벽 코어를 갖는 입체골조구조물이 고층 빌딩의 구조시스템으로 자주 이용된다. 기능적인 이유로 인해 이러한 구조물들의 전단벽에는 하나 또는 여러 개의 개구부가 발생하게 된다. 개구부가 있는 전단벽을 정확하게 해석하기 위해서는 여러 개의 유한요소를 사용하여 구조물을 세분모형화하는 것이 필요하다. 그러나, 전체 구조물을 유한요소로 세분하여 모형화하는 것은 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리를 소요하게 된다. 개구부의 수, 크기, 위치에 상관없이 적용할 수 있는 효율적인 해석기법이 본 논문에서 제안되었다. 제안된 해석기법에서는 슈퍼요소와 부분구조, 행렬응축, 가상보 등을 이용하였고 제안된 해석기법의 효율성을 검증하기 위해 벽식구조물과 전단벽 코어를 갖는 입체골조구조물의 3차원 해석이 수행되었다. 예제구조물의 해석을 통해 제안된 해석기법이 해석시간과 컴퓨터메모리를 크게 감소시키고, 정확한 해석결과를 얻을 수 있음이 확인되었다.
4,800원
15.
2002.06
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이 논문은 탄성지반 위에 놓인 낮은 아치의 자유진동에 관한 연구이다. Pasternak가 제안한 두 개의 매개변수로 표현되는 지반모형을 채택하여 대상아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 양단회전 및 양단고정의 단부 조건을 갖는 두 종류의 아치선형을 유도된 지배방정식에 적용하여 Galerkin method로 해석함으로써 최저차 대칭 및 역대칭 고유진동수 방정식을 산출하였다 아치높이, Winkler지반계수 및 전단지반계수가 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였으며, 아치선형이 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였다.
4,200원
16.
2002.06
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본 연구에서는 단부 철근콘크리트와 중앙부 철골로 이루어진 혼합구조보의 비선형 이력거동에 대한 해석 모형을 제시하였다. 해석을 위하여 IDARC2D 프로그램을 사용하였으며, 기존의 실험결과를 대상으로 적절한 모형화 기법과 계수를 제시하였다. IDARC2D의 다각형 모형은 부재의 초기강성을 과대평가할 수 있기 때문에, 먼저 혼합구조보의 초기강성을 적절히 표현할 수 있는 새로운 혼합모형을 도입하였다. 그리고 혼합모형을 이용하여 혼합구조보의 이력거동을 적절히 표현할 수 있도록 이력거동 계수들을 제시하였다. 끝으로 해석한 결과를 실험결과와 비교평가하였으며, 초기강성은 5%이내, 강도는 10%이내의 우수한 결과를 보였다.
4,000원
