In this study, the seismic response is investigated by using a relatively low-rise building under torsion-prone conditions and three seismic loads with change of the location of the seismic isolation system. LRB (Lead Rubber Bearing) was used for the seismic isolator applied to the analytical model. Fixed model without seismic isolation system was set as a basic model and LB models using seismic isolation system were compared. The maximum story drift ratio and the maximum torsional angle were evaluated by using the position of the seismic layer as a variable. It was confirmed that the isolation device is effective for torsional control of planar irregular structures. Also, it was shown that the applicability of the midstory seismic isolation system. Numerical analyses results presented that an isolator installed in the lower layer provided good control performance for the maximum story drift ratio and the maximum torsional angle simultaneously.

The damage detection method using the extended Kalman filter(EKF) technique has been continuously used since EKF can estimation the responses of the damaged building structure and the stiffness of the structure. However, in the use of EKF, the requirement of setting the initial paramters P, Q, and R has caused the divergence and instability of the state vector, and various researches have been conducted to determine theses parameters. In this paper, adaptive extended Kalman filter(AEKF) method is proposed to solve the problem of setting the values of P, Q, and R, which are important parameters determining the convergence performance of the EKF state vector. By using the AEKF method proposed in this study, the P, Q, and R parameters are updated every k steps. The proposed algorithm is applied for the estimation of stiffness and the damage detection of 3-DOF problem. Based of the verification, it can be found that the selection process for the values of P, Q, and R can improve the convergence performance of EKF.

This paper presents the resizing method of columns and beams that considers column-to-beam strength ratios to simultaneously control the initial stiffness and ductility of steel moment frames. The proposed method minimizes the top-floor displacement of a structure while satisfying the constraint conditions with respect to the total structural weight and column-to-beam strength ratios. The design variable considered in this method is the sectional area of structural members, and the sequential quadratic programming(SQP) technique is used to obtain optimal results from the problem formulation. The unit load method is applied to determine the displacement participation factor of each member for the top floor lateral displacement; based on this, the sectional area of each member undergoes a resizing process to minimize the top-floor lateral displacement. Resizing members by using the displacement participation factor of each member leads to increasing the initial stiffness of the structure. Additionally, the proposed method enables the ductility control of a structure by adjusting the column-to-beam strength ratio. The applicability of the proposed optimal drift design method is validated by applying it to the steel moment frame example. As a result, it is confirmed that the initial stiffness and ductility could be controlled by the proposed method without the repetitive structural analysis and the increment of structural weights.

Seismic design of braced frames that simultaneously considers economic issues and structural performance represents a rather complicated engineering problem, and therefore, a systematic and well-established methodology is needed. This study proposes a multi-objective seismic design method for an inverted V-braced frame with suspended zipper struts that uses the non-dominated sorting genetic algorithm-II(NSGA-II). The structural weight and the maximum inter-story drift ratio as the objective functions are simultaneously minimized to optimize the cost and seismic performance of the structure. To investigate which of strength- and performance-based design criteria for braced frames is the critical design condition, the constraint conditions on the two design methods are simultaneously considered (i.e. the constraint conditions based on the strength and plastic deformation of members). The linear static analysis method and the nonlinear static analysis method are adopted to check the strength- and plastic deformation-based design constraints, respectively. The proposed optimal method are applied to three- and six-story steel frame examples, and the solutions improved for the considered objective functions were found.

본 연구에서는 철골모멘트골조의 보-힌지 붕괴모드를 유도하는 최적 내진설계기법을 제안한다. 이는 유전자알고리즘을 사용하며, 기둥의 소성힌지 발생을 억제하는 제약조건을 설정하여 보-힌지 붕괴모드를 유도한다. 제안하는 기법은 구조물량를 최소화하고 에너지소산능력을 최대화하는 목적함수를 사용한다. 제안하는 기법은 9층 철골모멘트골조 예제 적용을 통해 검증한다. 예제 적용을 통해 철골모멘트골조의 보-힌지 붕괴모드를 유도하기 위해 요구되는 기둥-보 강도비를 평가한다. 패널존에 대한 3가지 모델링 기법을 각각 적용하여 모델링 조건에 따른 휨강도비 영향이 추가적으로 검토된다.

기존 구조물의 모델 업데이팅 기법은 주로 진동 계측을 통해 얻은 전역적 구조 응답-모달 파라미터-를 이용한다. 모달 파라미터를 이용하여 업데이트된 모델은 전역적 구조 응답을 잘 추정할 수 있지만, 부재 레벨의 안전성 평가를 위한 국부적 응답 예측에는 어려움이 있다. 구조물 내 구조 부재들의 변형률 계측을 통해 응력을 추정하고, 안전성 평가가 이루어진다. 따라서, 본 연구는 모달 파라미터 이외에 로컬 구조 부재들에 가하는 해머 가력을 통해 계측한 변형률을 추가적으로 모델 업데이팅에 이용한다. 본 연구가 제안하는 모델 업데이팅에서 목적함수는 전역적/국부적 계측 응답과 모델의 응답간의 차로 설정되며 NSGA-II를 이용하여 이를 최소화된다. 업데이트 모델에서 예측하는 변형률 응답은 철골조의 안전성 평가에 활용된다. 제안한 기법은 철골 프레임에 대한 시뮬레이션과 해머 가력 실험을 통해 검증된다.

건물의 경우, 용도 변경에 따른 중력하중 변화, 시공 단계에 따라 중력하중 변화 등이 구조물 시스템에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 시스템 식별 변수 설정에 있어 기존에 강성만을 변수로 설정한 방법에 추가적으로 질량을 변수로 설정하여 시스템을 식별하는 기법을 제안한다. 계측한 동특성과 FE모델에서 추출한 동특성 간의 차이를 최소화하여 변수를 탐색하게 된다. 최소화 기법으로 변형 유전 알고리즘을 적용하였다. 보다 전역적 해탐색을 위해 변형 유전 알고리즘은 더 넓은해 탐색 공간에서 해를 찾는다. 철골 보 구조물의 시뮬레이션을 통해 본 연구가 제시한 기법을 검증하였고 변형 유전 알고리즘과 기존의 단순 유전 알고리즘의 성능을 비교하였다. 또한, 강성 식별만을 수행한 기존 연구의 방법과 본 연구가 제시한 기법간의 차이를 비교하였다.

최근 환경오염 문제에 대한 심각성이 대두되며 전 세계적으로 환경부하 저감을 위해 다양한 노력을 쏟고 있다. 특히 환경 저해 산업의 하나인 건설분야에서는 CO2배출량과 에너지 소비량을 줄이기 위해 활발한 연구를 진행해 왔다. 그러나 건설분야의 기존 연구들은 대부분 CO2배출량이 가장 큰 사용 및 유지관리 단계에만 집중하고 있으며, 설계단계에 대한 연구는 2D의 철근콘크리트 부재 및 구조물에 대해서만 실행되었을 정도로 초기단계이다. 사실, LCA적 관점에서 친환경적 건설산업을 이루기 위해서는 건물의 초기설계 단계에서부터 CO2배출량을 저감시키기 위한 방향으로 설계를 유도할 수 있어야 하며, 구조 엔지니어로서 환경성을 고려한 설계안을 제시할 수 있어야 한다. 그러므로 본 연구에서는 매입형 합성기둥(SRC)을 대상으로 CO2최적화 기법을 제시하였으며, 이를 통해 얻은 여러 설계단면을 이용하여 SRC기둥의 CO2배출량에 영향을 미치는 3가지 요소(① 강재 크기, ② 콘크리트 압축강도, ③ 작용 하중 크기)에 대한 영향관계를 분석하였다.

본 논문에서는 유전알고리즘을 사용하여 철근콘크리트 구조물의 최적 지진설계를 효율적으로 수행하기 위해 클러스터를 사용하는 경우 확장성을 확인하였다. 클러스터를 구성하는 코어프로세서의 개수를 증가시키면서 유전알고리즘의 각 세대에 소요되는 시간의 감소를 관찰하였다. 단일 퍼스널 컴퓨터의 구성을 분류한 후, wall-clock time과 암달의 법칙으로 예상된 값을 비교하여 예상되었던 병목현상을 확인하였다. 이에 클러스터의 확장성에서 복합적인 요인에 의한 경향을 확인할 수 있었다. 병목현상의 물리적인 요인과 알고리즘 측면에서의 요인을 구분하기 위해 유전알고리즘의 개채수를 나누어 실험을 수행하여 결과를 확인하였다.

경사계 센서는 여러분야에서 널리 적용되고 있는 센서 중의 하나이다. 특히 건축분야에서는 초고층 건물의 수직도와 수평도를 계측하고 모니터링하는데 적용되어 왔다. 최근 미소전기기계 시스템(MEMS: Micro Electro-Mechanical System)기술의 발달로 인해 많은 센서들이 개발되었다. 본 논문에서 논하고자 하는 MEMS형 경사계는 MEMS형 가속도계를 기반으로 한다. 정지한 상태에서 가속도계로 계측되는 정적 가속도와 중력가속도 사이의 관계를 이용하면 센서에 발생하는 경사를 계측할 수 있기 때문이다. 이러한 원리 때문에 좀 더 정확하고 이점을 갖는 경사계가 개발되었다. 보 실험을 통하여서 레이저 변위계와의 차이를 검증하였다. 실험결과 무선 MEMS형 경사계 센서 시스템은 높은 정확도, 안정성, 장기모니터링에 대한 경제성을 갖는 유용한 시스템임을 확인할 수 있었다. 결론적으로 무선 MEMS형 경사계 센서 시스템은 건축분야에서 그리고 다른 여러 산업분야에서 정확하고 편리한 모니터링 시스템으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 논문에서는 건물의 횡방향 구조반응을 평가하기 위한 변형률 기반의 모니터링 기법이 제시되고, 이에 대한 기초 연구로써, 구조해석을 통해 제안된 기법을 검증한다. 광섬유 격자 센서(fiber Bragg grating, FBG)는 일반 변형률 센서와 비교하여 내구성이 뛰어날 뿐 아니라 높은 샘플링 수와 여러 지점을 동시에 계측할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특성 때문에 FBG 센서는 구조 모니터링을 위해 많은 센서가 요구되는 건물의 모니터링에 적합하다. 본 연구에서 FBG 센서는 수직 부재의 변형률을 계측하며, 이는 해당 부재의 곡률을 평가한다. 이러한 곡률은 횡변위와 횡가속도를 평가하는데 사용된다. 추가적으로 횡방향 가속도는 frequency domain decomposition(FDD) 기법을 이용하여 구조물의 고유진동수와 모드형상을 추정하는데 사용된다. 9층 철골모멘트 골조 예제의 적용을 통해, 제시된 기법이 건물의 다양한 횡방향 구조 반응과 동적 특성을 평가하는데 적절함을 확인하였다.

재분배 기법은 민감도 해석 없이 변위에 대한 각 부재의 변위기여도를 간단하게 계산 한 후, 변위기여도에 근거하여 물량을 분배함으로서 변위를 제어할 수 있는 실용적인 고층건물 변위 설계법으로 인식되고 있다. 그러나 에너지 이론에 근거한 재분배 기법은 하중 조건에 따라서 서로 다른 변위기여도를 가질 수 있게 되며, 특히 횡력 뿐만 아니라 상당한 량의 연직하중도 함께 받고 있는 고층건물의 재분배 기법 적용시의 변위기여도 계산에는 연직하중의 영향이 고려하여야 한다. 또한, 고층 건물의 변위설계에 재분배 기법을 적용하기 위해서는 실용성을 높이기 위해서 부재 그룹핑이 고려되어지는데 부재 그룹핑 고려에 따른 연직하중의 영향을 다르게 나타나게 된다. 그러므로, 본 연구에서는 하중의 종류와 부재 그룹핑 여부를 변수로 하여 세 가지의 재분배 알고리즘을 개발한 후, 이를 20층 강접 골조 전단벽 예제와 60층 아웃리거 예제의 변위 설계 적용하였다.

재분배기법을 이용한 변위조절설계법이 고층건물의 실용적인 변위제어 기법으로 제안되고 있다. 현재까지 대부분의 재분배기법을 이용한 변위조절설계법은 일률적으로 단면적을 설계변수로 사용하고 있으나, 부재 특성에 따라 지배적인 부재력이 다르므로 부재력 특성을 고려하여 설계변수를 선택할 필요가 있다. 그러므로 본 연구에서는 부재별로 부재력 특성을 고려한 설계변수를 사용한 변위조절설계법을 제안하고 이를 20층 강접골조-전단벽 구조물의 변위조절설계에 적용하여 기존의 단면적을 설계변수로 사용한 변위조절설계법과 비교 평가하였다. 적용 결과, 부재 특성을 고려한 변위조절설계법이 부재별로 지배적인 부재력에 해당하는 부재 단면성능을 설계변수로하여 부재별 변위기여도를 직접 조절하므로 물량 및 변위 예측의 정확도 측면에서 비슷하거나 더 우수함을 알 수 있었다.

고층 건물의 구조시스템 및 물량은 최대변위 및 층간 변위 제어를 포함하는 강성설계에 의해서 결정되는 경향이 있으나 강도설계와는 달리 특정 소수 부재의 단면 변화로 강성제한 조건을 만족시키기는 어렵다. 이러한 이유로 이제까지의 고층건물 구조설계는 설계자의 경험과 직관에 의존한 반복적인 설계과정을 피할 수 없었다. 그러므로 본 연구에서는 민감도 해석이나 반복적인 구조해석 없이 변위를 제어할 수 있는 실용적인 고층건물 변위제어기법을 제안하였다. 기존 연구에서 개발된 재분배기법은 구조물이 횡하중을 받는 경우만을 고려하였으나 실제 구조물은 횡하중과 연직하중을 동시에 받고 있으므로 이를 고려한 재분배기법을 개발하였다. 개발된 횡하중과 연직하중을 고려한 재분배기법을 강도설계모듈과 결합하여 고층건물 변위설계 모델을 제안하였으며 제안된 변위설계모델을 20층 강접골조 전단벽 구조물과 60층 아웃리거 구조물의 변위설계에 적용하여 기존의 횡하중 만을 고려한 변위설계모델의 결과와 비교 분석하였다.

최근 구조최적화분야에서 활발하게 사용되고 있는 유전알고리즘은 해집단을 운용하기 때문에, 많은 반복수와 적응도 평가를 위하여 해집단의 수에 해당하는 구조해석을 필요로 하며, 또한 교배율과 돌연변이율 등의 파라미터에 따라 알고리즘의 성능이 변화하므로 문제에, 따라 적합한 파라미터 설정이 필요한 근본적인 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 기존 유전알고리즘의 단점을 극복할 수 있는 복합유전알고리즘을 마이크로유전알고리즘과 단순유전알고리즘을 결합한 형식으로 그리고, 최적화에 요구되는 연산을 다수의 개인용 컴퓨터에서 동시에 분산하여 수행할 수 있는 고성능 분산 복합유전알고리즘으로 개발하였다. 개발된 알고리즘은 철골 가새골조 구조물의 최소중량설계에 적용하여 그 성능을 평가하였다.

최근 공학분야에서 다루어지고 있는 문제의 규모가 대형화하고 있으며 이러한 대형구조물의 구조설계는 부재의 강도설계 및 절점의 변위조절을 위하여 많은 수의 구조해석을 요구한다. 한 대의 개인용 컴퓨터에 의한 대형구조물의 구조해석은 대용량의 기억장치와 많은 계산 시간이 요구되므로 반복적 해석이 필요한 대형구조물의 설계에 효율적으로 이용되기 어려운 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제에 대한 대안으로 다수의 개인용 컴퓨터들을 네트워크로 연결하여 고성능 병렬연산시스템을 구성하고 이에 적합한 두 가지 형태의 분산구조방정식해법들을 반복법인 PCG 알고리즘을 이용하여 개발하였다. 대형구조물을 위한 분산구조해석법은 구조해석 과정에 요구되는 각 컴퓨터 상호 간의 통신회수와 통신량을 최소화할 수 있도록 개발되었다. 분산구조해석법의 성능은 대규모 3차원 트러스 구조물 및 144층 가새 튜브구조물의 구조해석에 적용하여 분석하였다.

Recently, as the awareness of safety has become more important, studies on damage assessment techniques for building structures have been actively conducted. The damage of the building structure is caused by the decrease of the stiffness which is inherent dynamic characteristic of the structural system, and the decrease of stiffness acts as a direct variable connected to the collapse of the structure. there have been developed techniques for estimating the inherent dynamics of a structure to identify and evaluate damage to the structure. In this study, we estimate the layer mass due to the modeling error through the optimization algorithm, Genetic Algorithm, and use the optimization algorithm GA to optimize the error covariance matrix, system noise and measured noise covariance matrix We propose an optimal state estimation algorithm. The objective function of the GA algorithm is obtained by the residual which is the difference between the measured values obtained from the EKF calculation and the values obtained from the system model. We verified the feasibility of the algorithm through a 4-DOF system.

There are several guidelines for seismic performance evaluation given by institutions to proper seismic reinforcement. The guidelines given by Korea Infrastructure Safety & Technology Corporation, National Emergency Management Agency and Korea Educational Development Institute were analyzed. This paper analyzed seismic test procedure of three institutions and compared stage specific difference.

Through Estimation of stress distribution, both value and location of the maximum stress can be found. and the maximum stress is very important indicator for structural safety evaluation. In this connection, a lot of studies to estimate stress distributions are conducted. But studies on the optimal number and location of measurement points are few. So, In this study, the effects of the number and location of measurement points on the estimation stress distribution for the steel beam structure using motion capture system and cubic smoothing spline interpolation are researched.