대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 내진, 면진, 제진 등 다양한 장치가 사용되고 있으며 그 중에서 면진장치는 구조물로 전달되는 지진에너지를 최소화하기 위한 시스템으로 그 주된 목적은 구조물의 주기를 길게 만들어 지진파의 탁월주기를 벗어나게 하는 것이다. 본 연구에서는 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치에 납-고무면진장치와 마찰진자면진장치를 적용하여 지진거동을 분석하였다. 대공간구조물의 지진거동은 일반적인 골조구조물의 지진거동과 달리 수평지진에 의하여 수직방향으로 큰 지진응답이 나타나고 있다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다.

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 두 효과를 함께 고려한 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

최근, 건설되어지는 강구조물들의 장경간화 및 고층화로 인하여 고강도강재의 적용이 점차 요구되고 있다. 고강도강재는 적용구조물들을 공간 및 두께들 감소시킴으로써 외관성 및 경제성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 고강도 강재의 적용을 위해서는 좌굴에 대한 기준이 필요하나 현재 국내의 경우 이러한 좌굴에 관한 연구가 미흡하다. 이에 본 연구에서는 3차원 탄소성 유한변위 프로그램을 이용하여 고강도 박스단면 트러스 부재의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 고강도강재를 적용한 박스단면 트러스부재의 허용 압축응력에 대한 기준을 제안하였으며 그 적용성을 확인하였다. 그리고 고강도 트러스 부재의 설계에도 적용할 수 있음을 명확히 하였다.

구조물의 경제성 분석은 그 프로젝트의 실행을 결정할 수 있는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 기존에 건설된 철골 트러스 스타디움 구조물의 건설비용 분석을 통하여 대공간구조물의 공사비 비용구조를 분석하였다.

본 연구에서는 4층, 10층, 30층 스태거드 트러스 시스템 (STS)의 비탄성 정적해석에 의한 하중-변위 관계와 비탄성거동을 분석하고, 그 결과를 바탕으로 STS의 내진성능을 평가하였다. 또한 동일한 규모의 모멘트골조 및 가새골조의 거동과 비교함으로써 STS의 횡력 저항 능력을 파악하였다. 해석결과에 따르면, STS는 일반적으로 적용되는 구조시스템에 비하여 비교적 만족할 만한 내진성능을 보유하는 것으로 나타났다. 그러나 중층 이상의 STS에 있어서는 상대적으로 강성이 작은 비렌딜 패널 상.하현재에 소성변형이 발생한 후 인접한 수직 가새가 항복함으로써, 다른 층으로 소성변형이 전이되지 못하여 약층의 형성에 의한 취성적인 거동을 보인다. 그러므로 스태거드 트러스 시스템의 연성능력을 확보하기 위해서는 비렌딜 패널의 수직 가새를 보강하여 비렌딜 패널 상하현재에 발생한 소성변형을 다른 층의 비렌틸 패널로 유도하는 것이 필요하다.

This paper investigated the optimum design of truss structures based on Genetic Algorithms (GA's). With GA's characteristic of running side by side, the overall optimization and feasible operation, the optimum design model of truss structures was established. Elite models were used to assure that the best units of the previous generation had access to the evolution of current generation. Using of non-uniformity mutation brought the obvious mutation at earlier stage and stable mutation in the later stage; this benefited the convergence of units to the best result. In addition, to avoid GA's drawback of converging to local optimization easily, by the limit value of each variable was changed respectively and the genetic operation was performed two times, so the program could work more efficiently and obtained more precise results. Finally, by simulating evolution process of nature biology of a kind self-organize, self-organize, artificial intelligence, this paper established continuous structural optimization model for ten bars cantilever truss, and obtained satisfactory result of optimum design. This paper further explained that structural optimization is practicable with GA's, and provided the theoretic basis for the GA's optimum design of structural engineering.

건축 구조물이 초고층화, 대형화, 특수화 되어감에 따라 고강도 재료의 사용이 증대되고 있으며, 고강도 재료가 사용된 철근콘크리트 보의 전단강도를 타당하게 예측할 수 있는 해석모델이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 고강도 철근이 사용된 철근콘크리트 보의 전단강도를 타당하게 예측할 수 있는 트러스 모델을 제안한다. 고강도 철근이 사용된 철근콘크리트 보의 전단강도에 대한 제안된 모델인 TATM의 타당성을 검토하기 위하여 총 107개 보의 실험결과를 수집하였으며, TATM 및 기존 트러스 모델의 전단강도 해석결과를 이들 실험결과와 비교하였다. 비교 결과, TATM은 다른 트러스 모델보다 실험결과를 더 잘 예측하였으며, TATM의 해석결과에 대한 실험결과의 비는 인장철근과 전단 철근의 항복강도에 거의 관계없이 일정하였다.

본 논문은 철근콘크리트 건물의 전단해석을 위하여 변환각 트러스 모델(TATM)을 사용하여 전단철근변형률과 전단균열폭과 같은 철근콘크리트 부재의 전단변형을 예측하였다. 철근콘크리트 부재의 전단변형에 대한 TATM의 타당성을 검토하기 위하여 서로 다른 전단경간비를 가지는 4개의 RC 보를 제작하고 전단 실험하였으며, 이 실험결과를 MCFT(Response- 2000), RA-STM, FA-STM 및 TATM에 의한 해석결과와 비교하였다. 제안된 모델 TATM은 다른 트러스 모델보다 전단응력-전단철근변형률 관계와 전단응력-전단균열폭 관계를 더 잘 예측하였다.

본 논문에서는 비선형 파라메트릭 사영필터를 이용한 2차원 트러스 구조물의 손상 검출에 대한 연구를 제시한다. 역문제의 해석은 최근 많은 관심을 끌고 있으며, 역문제 해석법으로서 필터이론을 사용한 접근법이 많은 관심을 받고 있다. 특히 칼만 필터는 신호 통신, 시스템 제어 등의 많은 분야에서 적용되어 왔으며 그 유효성이 입증되었다. 본 논문에서는 비선형 파라메트릭 사영필터를 2차원 트러스 구조물의 손상추정에 적용하고 손상된 구조물의 고유 진동수과 고유 모드를 관측 데이터로 채택하여 손상부재의 위치와 손상정도를 추정한다. 마지막으로 수치해석 예를 통하여 제안된 해석법의 유효성을 밝힌다.

트러스형 공간 구조물은 무주의 대공간을 덮을 수 있는 장점과 구조적 성질이 동일한 등가 연속체 쉘 로 치환하여도 비교적 정확한 해를 얻을 수 있다는 장점으로 인해 21세기 첨단 구조물의 한 장인 초대형 구조물 분야에 많이 활용되고 있으며, 효율적인 부재의 이용과 대량생산의 가능성으로 인해 많은 발전을 해 왔다. 그러나 이러한 쉘 형태의 공간 구조물은 구조 거동의 특성상 주로 구조안정문제가 구조설계에서 해결해야하는 핵심적인 기술력이 되며, 이를 어떻게 해결하여야 할 것인가의 문제는 아직도 많은 연구자들에게 난제로 남아 있다. 즉, 연속체 쉘 구조의 원리에서 긴 경간을 얇게 만들면, 뜀좌굴과 분기좌굴같은 불안정 거동이 나타나게 되며, 이러한 쉘형 구조 시스템에서 구조 불안정 문제의 특징은 초기 조건에 매우 민감하게 반응한다는 것이고, 이런 문제들은 수학적으로 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서, 본 논문에서는 공간 프레임형 구조물의 불안정 현상을 살펴보기 위하여, 다양한 파라메타중 초기불완전량과 rise-span 비가 트러스 구조물의 불안정 현상에 미치는 영향을 알아보고자 하며, 이를 위해 1-자유절점 공간구조물, 2-자유절점 공간구조물, 다-자유절점 공간구조물을 예제로 채택하여 불안정 거동을 살펴보고자 한다.

본 연구에서는 순차 설계영역 (SDD： sequential Design Domain) 개념을 사용한 GUI(Graphic User Interface)환경 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 상용프로그램인 ANSYS와 최적설계 프로그램인 PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora)를 연결하고 비주얼 베이직을 이용하여 GUI환경에서 사용자가 초기값과 입력파일을 작성하고 결과를 확인할 수 있도록 하였다. 프로그램의 신뢰도를 검증하기 위해서 3부재 및 5부재 트러스 구조물을 수치예제로 선정하여 해석하였다.

The purpose of this study is to obtain the optimum shape of cable domes by using the real coding genetic algorithm. Generally, the structural performance of the cable domes is influenced very sensitively by pre-stress, geometry and length of the mast because of flexible system. So, it is very important to decide the optimum shape to get maximum stiffness of cable domes. We use the analytical model to verify the usefulness of this algorithm for shape optimization and analyze the roof system of Seoul olympic gymnastic arena as analytical model of a practical structures. It is confirmed lastly that the optimum shape domes have more stiffness than initial shape ones.

The purpose of this study is to improve convergence speed of topology optimization procedure using the existing ESO method and to deal with topology decision of the truss structures according to a boundary condition, such as cantilever type. At the existing ESO topology optimization procedure for the truss structures, the adjustment of member sizes according to target stress has been executed by increasing or reducing a very small value from each member size. In this case, it takes too much iteration till convergence. Accordingly, it is practically hard to obtain optimum topology for a large scale structures. For that reason, it is necessary to improve convergence speed of ESO method more effectively. During the topology decision procedure, member sizes are adjusted by calculating approximate solution for member sizes corresponding to the target stress at every step, the new member sizes are adjusted by such method are applied in FEA procedure of next step.

본 논문에서는 시간영역에서의 응답을 이용하여 복잡한 트러스의 구조물에서 발생할 수 있는 손상의 위치와 크기를 추정할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 일정한 시간동안 획득한 응답데이터를 각 부재별 평균 변형에너지를 구하기 위하여 공간적으로 확장하였다. 이렇게 확장된 평균 변형에너지는 다시 손상 지표를 구축하는데 사용하였으며, 손상 지표는 손상 전과 손상 후의 구조물의 강성의 비이다. 본 논문에서 제안한 방법론의 타당성은 유한요소 모델로 손상을 모의하고 이로부터 얻은 응답데이터를 적용하여 입증하였다. 또한 응답데이터에 노이즈를 추가하여 노이즈가 제안한 알고리즘에 미치는 영향도 분석하였다.

This paper presents decision making method of structural multi-objective fuzzy optimum problem. The data and behavior of many engineering systems are not know precisely and the designer is required to design the system in the presence of fuzziness in the multi-goals, constraints and consequences of possible actions. In this paper, in order to find a satisfactory solution, the membership functions are constructed for the fuzzy objectives subject to the fuzzy constraints, and two approaches are presented by using the different types of fuzzy decision making. Thus, multi-objective fuzzy optimum problem can be converted into single objective non-fuzzy optimum problem and satisfactory solution of the multi-objective fuzzy optimum problem can be found with general optimum programming. Illustrative numerical example of the ten bar truss for minimum weight and minimum deflection is provided to demonstrate the process of finding the solution and the results are discussed.

샌드위치 판은 질량에 비해 높은 강성과 강도를 갖고 있으므로 매우 효율적인 구조재로서 폭넓게 쓰이고 있다. 알루미늄 압출 샌드위치 판의 적절한 설계를 위하여는 역학적 거동 해석이 선행되어야 하나, 아직 이에 대한 연구는 미비한 상태이다. 코어가 채워져 있지 않은 중공 단면(hollow section)인 샌드위치 판의 역학적 거동 해석에는 일반적으로 상세 유한 요소 해석을 하게되나, 이는 모델링과 해석에 많은 시간이 소요된다. 본 논문에서는 트러스(truss) 형상의 심재를 갖는 샌드위치 구조 압출재를 이방성의 판으로 치환하여 해석하는 방법을 제시하였다 적절한 이방성 후판으로의 치환을 위해 등가의 강성을 평가하는 방법을 제안하였으며, 이 등가의 강성을 판 이론에 적용하여 균일 분포 하중을 받는 사변 단순지지 조건의 알루미늄 압출재에 대한 처짐과 응력에 대해 간이 해석식을 개발하였다. 아울러 상용 유한 요소 프로그램을 이용하여 계산한 결과와 비교한 결과 제시한 간이식의 높은 정도와 효율성이 입증되었다.

This paper presents a truss model that can predict the shear behavior of reinforced concrete (RC) beams subjected to the combined actions of shear and flexure. Unlike other truss models, the proposed truss model, TATM, takes into account the effect of the flexural moment on the shear strength of RC beams with different shear span-to-depth ratios. To check the successfulness of the proposed model experimentally obtained stress shear strain curves were compared to the predicted ones using the proposed truss model. Furthermore, the shear strengths of 170 RC test beams with variable shear span-to-depth ratios were compared to the shear strengths as given by the truss model reported in this paper.

The structure system that is discreterized by continuous shells is usually used to make a large space structures and these structures show the collapse mechanisms that are captured at over the limit load, and snap-through and bifurcation are most well known of it. For the collapse mechanism, rise-span ratio, element stiffness and load mode are main factor, which it give an effect to unstable behavior. Moreover, resist force of structure can be reduced by initial condition and initial imperfection significantly. In order to investigate the instability of shell structures, the finite deformation theory can be applied and it becomes a nonlinear mathematics in which use equation of tangential stiffness incrementally. With an initial imperfection, using simple example and Flow Truss Dome, the buckling characteristics of space truss is main purpose of this paper, and unstable behavior is studied by proposed the numerical method. Also, by using MIDAS, this research work analyzes displacements and inner forces as the design load of model, and the ratio of buckling load of design load is investigated.