• Steel and Composite Structures
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• 제21권3호
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• pp.501-515
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• 2016

Seismic analysis for steel frame structure with brace configuration using topology optimization based on truss-like material model is studied. The initial design domain for topology optimization is determined according to original steel frame structure and filled with truss-like members. Hence the initial truss-like continuum is established. The densities and orientation of truss-like members at any point are taken as design variables in finite element analysis. The topology optimization problem of least-weight truss-like continuum with stress constraints is solved. The orientations and densities of members in truss-like continuum are optimized and updated by fully-stressed criterion in every iteration. The optimized truss-like continuum is founded after finite element analysis is finished. The optimal bracing system is established based on optimized truss-like continuum without numerical instability. Seismic performance for steel frame structures is derived using dynamic time-history analysis. A numerical example shows the advantage for frame structures with brace configuration using topology optimization in seismic performance.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권2호
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• pp.231-242
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• 2016

To minimize the compliance of frame, a method to optimize the topology of bracing system in a frame is presented. The frame is first filled uniformly with a truss-like continuum, in which there are an infinite number of members. The frame and truss-like continuum are analysed by the finite element method altogether. By optimizing the distribution of members in the truss-like continuum over the whole design domain, the optimal bracing pattern is determined. As a result, the frame's lateral stiffness is enforced. Structural compliance and displacement are decreased greatly with a smaller increase in material volume. Since optimal bracing systems are described by the distribution field of members, rather than by elements, fewer elements are needed to establish the detailed structure. Furthermore, no numerical instability exists. Therefore it has high calculation effectiveness.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.92-98
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• 2012

본 연구는 터널의 유지, 보수, 보강에 필요한 가설공사용 스페이스 트러스 프레임 구조물을 소개한다. 기존 가설공사 시공방식과 장비들의 현황 및 문제점을 분석하고, 터널 설계의 핵심 구성요소를 파악함으로써, 제안된 새로운 가설 시공기술 시스템을 개발하는 과정을 순차적으로 설명한다. 그리고 개발된 가설 시스템을 발주처, 시공사, 터널 이용자 관점에서 사용성 및 경제성을 분석하고, 구조적인 안전성 검토와 최적단면 산정 평가를 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS 6.5로 구현하여 본 가설 시스템의 현장적용 기반을 구축한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권3호
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• pp.383-391
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• 2017

The goal of this study is to investigate structural analysis and behaviors of an innovative aerial work platform truss frame whose ductility is improved by using high strength-steel UL-700. The present space truss frame can move or stop through tunnels for maintenance constructions by automatic facilities and workmanship within standardized limited building lines of tunnel. Most of all, this method overcomes problematic, which is to block cars during construction periods, seriously, of typical methods like as using truck and scaffolds for tunnel maintenance. According to evaluated appropriate design results of space truss frames of numerical examples by using a commercial MIDAS GEN program, it is verified that design parameters such as layered size, cross-sectional size, and steel material of the present space truss frame are determined to depend on characteristics such as lanes or shape of road tunnels.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권4호
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• pp.513-521
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• 2017

The goal of this study is to investigate structural analysis and behaviors of an innovative aerial work platform truss frame whose ductility is improved by using high strength-steel UL-700. The present space truss frame can move or stop through tunnels for maintenance constructions by automatic facilities and workmanship within standardized limited building lines of tunnel. Most of all, this method overcomes problematic, which is to block cars during construction periods, seriously, of typical methods like as using truck and scaffolds for tunnel maintenance. According to evaluated appropriate design results of space truss frames of numerical examples by using a commercial MIDAS GEN program, it is verified that design parameters such as layered size, cross-sectional size, and steel material of the present space truss frame are determined to depend on characteristics such as lanes or shape of road tunnels.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.701-710
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• 2012

최근에는 고층구조물이나 해양구조물(플랜트)의 경우 대부분 대형화로 설계 및 시공되고 있다. 대형구조물의 경우 주로 강재(steel)를 사용하여 설계하고 있다. 구조물 설계는 설계단계에서 최상의 부재를 선택하는 최적화를 적용함으로서 비용을 줄이는 경제적인 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 트러스와 프래임 구조물의 최적설계에 연속변수와 이산변수를 사용하여 최적화 하였고, 설계에서 사용된 이산자료는 규격화된 강재에 대한 자료와 데이터화된 이산자료를 사용하였다. 최적화는 이 모두에 적합한 이산최적화를 적용하였다. 최적화 기법으로는 유전자 알고리즘을 사용하였으며, 사용된 구조물은 10-Bar, 25-Bar 트러스와 1경간 2층, 1경간 7층 프레임 구조물이다. 설계시 제약조건은 고유진동수와 부재응력, 변위제약조건들이 적용되었다. 유전자 알고리즘에는 번식과장에서 엘리트 개체가 2번 사용되도록 하였으며, 제약조건 위반시 패널티를 사용하는 방법을 사용하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제29권1호
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• pp.37-53
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• 2008

Plane steel portal frames, with pitched roof, exposed to fire, are examined. First, a determinate frame is analysed by hand. For flexible columns and shallow roof, snap-through occurs before plastic hinges mechanism is formed. An indeterminate frame with shorter columns and taller roof is also analysed by hand. Then, the same frame is simulated by a truss and a nonlinear static analysis is performed by use of a short computer program. The results of computer analysis by use of truss model are compared with those of analysis by hand and a satisfactory approximation between them is observed.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권5호
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• pp.635-647
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• 2018

In order to improve the efficiency of the Reinforced Concrete, RC, structures against progressive collapse, this paper proposes a procedure using alternate path and specific local resistance method to resist progressive collapse in intermediate RC frame structures. Cap truss consists of multiple trusses above a suddenly removed structural element to restrain excessive collapse and provide an alternate path. Steel strut is used as a brace to resist compressive axial forces. It is similar to knee braces in the geometry, responsible for enhancing ductility and preventing shear force localization around the column. In this paper, column removals in the critical position at the first story of two 5 and 10-story regular buildings strengthened using steel strut or cap truss are studied. Based on nonlinear dynamic analysis results, steel strut can only decrease vertical displacement due to sudden removal of the column at the first story about 23%. Cap truss can reduce the average vertical displacement and column axial force transferred to adjacent columns for the studied buildings about 56% and 61%, respectively due to sudden removal of the column. In other words, using cap truss, the axial force in the removed column transfers through an alternate path to adjacent columns to prevent local or general failure or to delay the progressive collapse occurrence.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2003년도 학술대회지
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• pp.630-633
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• 2003

국내 건설 산업에 있어 공항시설, 체육시설, 집회시설, 판매시설 등에 대한 수요가 증가하면서 무주대공간의 필요성이 증가되고 있는 추세이다. 우주대공간 구축에 있어,기존의 PEB(Pre-Engineered Building)구조나 Pipe Truss구조는 span이 커짐에 따라 철재중량이 급격히 증대되고 장스판에는 적용이 어려운 구조적 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하는 구조방법 중 하나로 Space Frame이 고려되고 있으나 아직 국내에서는 Space Frame에 대한 연구가 미흡하여 그 활용성이 높지 않은 실정이다. 본 연구에서는 공사비용, 공사기간, 시공성 등에서 여러 장정을 지닌 Space Frame을 소개하고 무주대공간 구축에 있어 Space Frame을 적용한 사례분석을 통하여 Space Frame의 특징을 조사하고자 하였다. 더 나아가 향후 국내 건설업계에 무한한 발전 가능성을 가진 Space frame의 기본적 특성과 다른 구법들과의 비교를 통해 장점을 확인함으로써 Space Frame에 대한 국내연구를 활성화시키고 향후 실무를 담당하는 현장에서 무주대공간으로서의 Space Frame의 활용을 높이고자 한다.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제3권1호
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• pp.33-42
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• 2010

본 논문에서는 전체해석과 국부해석 조합방법을 이용하여 국부손상 또는 균열의 영향을 반영한 트러스교의 전체지간에서의 응력거동을 예측하였다. 이를 위해서 전체 구조체는 프레임요소에 의한 해석을 수행하고 국부 상세부분은 쉘요소에 의한 해석을 수행하여 두 결과를 조합함으로써 교량의 연결부처럼 응력분포가 복잡한 부분에서 이동하중에 따른 응력이력을 손쉽게 산정하게 된다. 트러스 연결부의 실제 기하학적 형상 및 강성을 전체 프레임해석에 고려하기 위해 국부 쉘모델과 프레임모델의 변위 비교를 통해 프레임 모델의 단면수정계수를 산정하였으며, 실제 공용중인 트러스교의 실험값과 해석값을 비교하여 전체해석-국부해석 조합방법을 검증하였으며, 더 나아가 국부손상의 영향이 반영된 국부 쉘모델 해석결과를 전체해석에 반영시켰다.