본 연구는 장수명 아스팔트 포장 공법개발 연구의 일환으로 포장수명을 40년이상 지속시킬 수 있는 단면설계를 수행하였다. 본 연구의 목적은 포장체의 장수명화를 위하여 효과적이고 간편하게 포장체의 각층 단면두께 및 탄성계수를 결정하는 절차를 제시함에 있다. 포장체의 유한요소 해석을 통하여 장수명 아스팔트포장의 가상데이터베이스를 구축하였다. 이 가상데이터베이스는 포장체 각 층의 두께, 탄성계수 및 포장체 내의 처짐, 응력 및 변형률을 포함하고있다. 구축된 데이터베이스를 이용하여 포장의 장수명에 필요한 한계변형률을 만족하는 포장의 단면을 제시하였다. 연구결과, 총 아스팔트층의 두께가 410mm보다 큰 경우에는 포장층의 각층의 두께나 재료의 특성과 관계없이 항상 장수명 아스팔트 포장으로 간주할 수 있으나, 250mm보다 작을 경우에는 장수명 아스팔트 포장에서 제외되었다. 총 아스팔트층의 두께가 250mm보다 크고 410mm보다 작은 경우에는 장수명 아스팔트 포장 조건에 만족하기 위한 포장층 두께와 탄성계수값을 결정할 수 있는 절차를 제시하였다.

본 연구는 최적설계 프로그램에 의해 PSC 박스 거더교를 최소경비로 자동 설계하고, 이를 다양한 Type의 교량 형식에 적용하여 강교나 콘크리트교량에 사용되는 일반적인 사항들이 PSC 교량에 어느 정도 부합이 되는지 검토하였다. 즉 연속교에서 부등 경간 분할교량과 등경간 분할교량을 비교하여 적정한 부등 경간 분할 비율을 산정하였고, 시대별ㆍ시방서별로 달리하는 하중계수가 PSC 박스 교량의 최적설계에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 철근 콘크리트 교량 및 강교에 미관적으로 수려하고 재료 절감에 효과를 보이는 변단면을 PSC-박스형 거더교에 적용하여 보았다. 사용된 최적설계 프로그램은 축차 무제약 최소화 기법을 이용하였고, 설계과정에서 설계점들이 설계가능 영역밖에 있더라도 허용할 수 있도록 Kavlie가 제안한 확장 벌칙함수를 도입하였다. 또한 설계점들의 탐사 방법은 Powell's direct search method를 사용하며, 설계시간을 단축시키기 위해 설계점 변화에 따른 단면력 변화를 gradient를 이용하여 근사화 시키는 방법을 사용하였다.

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.

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.

복합재 적층판은 중량에 비해 높은 강성과 강도가 요구되는 공학의 다양한 분야에서 매우 유용하다. 보강섬유 복합재의 공학적 활용이 활발해지고, 중량의 감소화가 설계의 중요한 목적이 됨으로써, 근래 복합재 구조물들의 최적화 설계의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 복합재 적층 구조물 재료의 비등방성에 의해 해석과 설계가 매우 어렵다. 본 연구에서는 수치적 최적화 방법과 유한요소법을 이용하여 보강섬유 복합재의 최적설계를 하였다. 복합재 적층판으로 이루어진 개단면 보에 있어서 보강섬유의 다양한 적층방향에 대한 거동의 영향을 규명하였다.

The Unite d'Habitation at Marseilles was an experimental project that Le Corbusier had been waiting for since 1920s in order to explore his ideals and visions in mass housing and city planning. As a leader of the first generation members in CIAM, Le Corbusier tried to give a new form and an order to the Unite d'Habitation at Marseilles in both building design and city planning level. The purpose of this research is to investigate the design characteristics of the Unite d'Habitation at Marseilles in three different levels of built environment with a particular emphasis on the process through which an original form is derived from its contextual settings. In the level of city planning, Le Corbusier aimed to reshape traditional low-rise urban housing by deploying several Unites spaciously. Le Corbusier believed that the spacious deployment of Unites would bring us both the functional economy in the city and the natural amenity in the suburbs. As Unite d'Habitation would be called frequently as vertical garden city, the influence of suburban garden city on Unite d'Habitation is apparent. In the building level, the binomial harmony of individual-collectivity was pursued by providing three different public floors and by combining 23 different family unit types in the Unite d'Habitation at Marseilles. In order to visualize the concept of object-type, family units were prefabricated and inserted into the structural frame of the Unite d'Habitation at Marseilles. Two family units are combined to make a three-story section with street corridor in the middle. This three-story section unit is very original as it has access corridor every third floor and each unit could have considerable depth with the help of the living space of two story height. In consideration of formal and plan similarity as well as contextual edivdence, it is concluded that the three-story section of the Unite d'Habitation is derived more from Narkomfin Apartments than from the monastery at Ema or Immuble Villas.

본 논문은 단순하고 효율적인 철근콘크리트(RC) 부재의 최적설계 방법에 관한 내용이다. 일정 폭 및 깊이의 RC 단면을 구성한 후 단면 저항치가 증가하는 순으로 재배열하여 단면 데이타 베이스를 구성한다. 구성된 단면 데이타베이스 내의 단면번호와 단면 저항치 사이의 관계식을 회귀분석을 통해 구한 수 이 관계식으로부터 연속해를 결정한다. 결정된 연속해 부근에 불연속해가 존재한다는 가정하에 직접탐색을 통해 불연속 최적해를 결정한다.

혼성제 직립 케이슨의 활동에 대한 부분안전계수 산정과 Level I 신뢰성 기반 설계법에 의한 단면 결정 과정을 자세히 제시하였다. 특히 본 연구에서는 형식의 일치성과 실무에서의 적용 편이성을 위하여 부력 및 자중과 직접적으로 관련된 수위 및 케이슨을 구성하는 재료의 불확실성을 고려할 수 있는 수학적 모형을 제시하였다. 또한 양압력에 대한 영향을 정확히 고려하여 활동에 대해 안정한 혼성제 직립 케이슨 단면을 산정할 수 있는 설 계기준식을 유도하였다. 본 연구에서 제시한 부분안전계수를 가지고 Level I 신뢰성 기반 설계법에 의해 산정된 단면이 동일한 목표파괴확률에 대 한 Level II AFDA의 결과 및 Level III MCS의 결과와 매우 잘 일치하였다. 그러나 미국 및 일본의 항만 설계기준에서 제시한 부분안전계수를 이용한 결과는 그 보다 훨씬 크거나 작은 단면을 산정하고 있다. 마지막으로 부분안전계수의 목표수준과 Level I 신뢰성 기반 설계법으로 결정된 단면의 안정성 수준에 대한 일치성 여부를 확인하기 위한 다각적인 신뢰성 재해석이 수행되었다.

This research was introduced new structural design of atypical irregular beams by applying UHPC which has the compressive strength of 80-200MPa, the tensile strength of 10-20MPa, and strain of 1.0-5.0%. There beam specimen were smaller than actual member in building and new forms created to construction the specimens. The specimens evaluated and the newly irregular beams could improve bending performance by 2.56 times compared to the conventional RC beams.

The thin cylindrical shell structure under compression should be checked with buckling stability. In DNV, there is a spacing criteria of stiffener which based on linear theory without initial imperfection. In this study, structural analysis, using geometry nonlinear analysis, of stiffened cylindrical buckling strength with various initial imperfection were performed and compared with DNV and FEM results.

An ICH RC (internally confined hollow reinforced concrete) tower for supporting 5.0MW wind turbine was developed and its standard sections were designed. It was found that ICH RC wind tower is satisfied with maximum 200% bigger moment which is required for pre-existing steel tower. Also, the results from the FAST showed that 5.0MW turbine can be normally operated with the ICH RC tower.

A standard design section of a FRP DSCT wind power tower supporting 3MW was suggested and designed through AutoDSCT and CoWiTA programs. The thicknesses of the FRP tubes were optimized and by using the parameters of designed tower, the performance of the new type wind tower was evaluated via FAST program.

For the optimized design of the wind turbine tower, demonstrate the superiority of ability to resist the lateral load on the ICH-CFT, i.e. ability to resist the moment, compared to Steel Tubular Type that is mainly used in the existing, by using P-M Diagram

This study have interests in presenting the process of material optimization design. This study was designed by using design of experiment. To present the form of model and explore the optimal point of response surface model, central composite design(CCD) and Response Surface Methodology(RSM) were used in the design of the experiment and in the analysis of the results.

철근 콘크리트 강성관인 흄관은 현장 시공 후 사용 중 이음부의 누수와 침하로 인해 하수관거로서의 기능이 저하되는 경우가 많이 발생되고 있다. 따라서 하수관거의 경제성, 안전성, 사용성을 극대화하기 위해 개발되는 하수관거 기초는 하수관거 자중과 수압, 상재토압, 도로에 작용하는 하중의 영향을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다. 본 연구에서는 기본적인 설계가 완성된 하수관거 기초의 기본형 모델을 범용 구조해석 프로그램인 ABAQUS(2009)와 CAD Mechanical(2011)의 3D 모델링을 사용하여 유한요소 해석 결과와 비교하고, 보다 경제적인 설계를 위한 격벽의 종류와 유무에 따라 발생되는 최대응력을 항복응력과 비교하여 적은 재료로 생산 할 수 있는 하수관거 기초의 최적화된 단면을 파악할 수 있었다. 이를 고려하여 항복응력과 각각의 모델의 최대응력 및 변위를 통해 적절한 단면의 형상을 제시한다. 그림 1은 기본적인 설계가 완성된 CAD 도면과 ABAQUS 입력모델링 단면을 보여주고 있다. 플라스틱 재료(PE2406)의 물성치 정보와 여러 경계조건에 따르는 해석결과를 그림 2에 나타내었다. 그림 2는 하수관거의 크기와 모델, 위치에 따른 최대응력과 항복응력을 비교한 것으로서, 항복응력대비 발생된 최대응력 및 최대변위를 통하여 기초단면의 안전성과 경제성을 판단 할 수 있다.

본 연구에서는 2차 비탄성해석과 단면점증법을 이용한 평면 강골조 구조물의 최적설계 방법을 제시하였다. 2차 비탄성해석은 구조시스템과 그에 속한 부재들의 기하학적 비선형과 재료적 비선형을 고려하기 때문에 2차 비탄성해석에 바탕을 둔 설계법에서는 해석 후 개별부재의 강도검토가 필요 없다. 본 논문에서 제안한 단면점증법을 최적화 기법으로 사용하였으며 목적함수로 구조물의 중량을 사용하였다. 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐 및 층간 수평변위 등을 고려하였으며 제안된 방법에 의한 설계결과를 다른 방법에 의한 것들과 비교하여 그 효율성을 증명하였다.

FRP바닥판은 경량이기 때문에 신속한 시공이 가능하고, 고정하중을 경감시킬 수 있다는 장점이 있어 전 세계적으로 시공 실적이 점차 증가하고 있다. 본 논문에서는 효과적인 FRP바닥판의 적용을 위하여 유한요소해석을 통하여 FRP바닥판을 구성하는 부재별 적정 형상비를 결정하였으며, 향후 FRP바닥판 설계시 기초자료로 활용할 수 있도록 하고자 하였다. 또한, FRP의 이방적 재료 특성과 복잡한 제약조건을 고려한 FRP바닥판의 최적설계를 수행하였으며, 그 결과를 토대로 제안된 FRP바닥판의 기본 단면 형상에 대한 검증을 수행하였다

본 연구는 FSM 공법의 PSC 박스 거더교를 최소경비로 자동 설계하는 최적설계 프로그램을 이용하여 다양한 변단면 거더유형을 가진 등경간 및 부등경간 거더교에 대하여 최적설계를 수행하였다. 또한 각 변단면 거더유형에서 산출된 최적의 긴장재 배치에 관하여 연구함으로서 향후 복잡한 구조물에 대하여 더욱 적절한 긴장재의 배치형태에 대한 방향을 제시하고자 하는데 목적이 있다. 사용된 최적설계 프로그램은 축차 무제약 최소화 기법을 이용하였고, 설계과정에서 설계점들이 설계가능 영역밖에 있는 것을 허용할 수 있도록 Kavlie가 제안한 확장 벌칙함수를 도입하였다. 또한 설계점들의 탐사 방법은 Powell's direct search method를 사용하며, 설계시간을 단축시키기 위해 설계점 변화에 따른 단면력 변화를 Gradient를 이용하여 근사화 시키는 방법을 사용하였다.