Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회논문집)

Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회)
권호 표지

Discrete Optimum Design of Steel Framed Structures Subjected to Deformed of Panel Zone

패널영역의 변형을 고려한 강뼈대 구조물의 이산화 최적설계

  • 박순응 (경북대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 박문호 (경북대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 권민호 (경상대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 장준호 (계명대학교 공과대학 토목공학과)
  • Published : 2002.06.01
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Abstract

The main objective of this study is to develop an discrete optimization algorithm of plane steel frames with rigid using second-order-elastic-plastic hinge analysis which is considering panel zone. Conventional analyses of steel frame are usually tarried out without considering the effect of panel zone deformation on frame behavior The validity of this model is established by comparison without panel zone on joint models is analyzed numerically to demonstrate the importance of using realistic models in steel frame analysis. The objective function is taken as Weight of steel frames and the constraints we formulated based on AISC-LRFD(1994). The validity of the developed algorithm we demonstrate by comparing the result with those of SAP2000. The result of the study indicates that the optimal design algorithm considering of panel zone behavior more economic design than simple steel frame design methods.

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.

Keywords

References

  1. D. J. Fielding and J. S. Huang, Shear on beam-to-column connections, Welding J.50, 1971
  2. V. V. Bertero, E. P. Popov and H. Krawinkler, 'Beamcolumn subassemblages under repeated loading', J. Struct. Div, Proc. ASCE98, 1972, pp.1187-1159
  3. Becker, R., 'Panel-Zone Effect on the Strength and Stiffness of Steel Rigid Frame,' Engi neering Journal, AISC, Vo1. 12, No. 1, 1975, pp.19-29
  4. Kato, B., 'Beam-to-Column Connection Research in Japan,' Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 108, No. ST2, 1982, pp.82-91
  5. Krawinkler, H., 'Shear in Beam-Column Joints in Seismic Design of Steel Frames,' Engineering Journal, AISC, Vol. 5, No. 3, 1978, pp.82-90
  6. American Institude of Steel Construction (AISC,1994) Load and Resistance Factor Design, Manual of Steel Construction, Vol. 1 and 2, 2nd ed., Chicago, II
  7. Lui, E. M., 'Effect of Connection Flexibility and Panel Zone Deformation on the Behavior of Plane Steel Frames,' Ph.D. dissertation, School of Civil Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN, 1985
  8. 장준호, '재료 및 기하학적 비선형을 고려한 반강접 뼈대구조물의 최적설계 프로그램의 개발', 경북대학교 공학박사 학위논문, 1998, pp.104-139
  9. Ad Hoc Commettee on Serviceability Structural serviceability : a critical appraisal and reserch needs, J. Struct. Eng., ASCE, Vol. 112, No. 12, 1986, pp.2646-2664 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1986)112:12(2646)
  10. Ellingwood Serviceability Guidelines for Steel Structures, Eng. J., AISC, 26, 1989, pp.1-8
  11. SAP2000 User's Guide, version 6.13, CSI Inc, Berkeley, California, 1998
  12. Lui, E. M., 'Frame analysis with panel zone deformation', Int. J. Solids Structure, Vol. 22, No. 12. 1986, pp.1599-1627 https://doi.org/10.1016/0020-7683(86)90065-X