차세대 강구조 설계 기술

김승억 한국전산구조공학회 2000 전산구조공학 Vol.13 No.2

강재 레일과 CFRP 기둥으로 이루어진 방호울타리의 최적화 설계

김승억 한국복합신소재구조학회 2013 복합신소재구조학회논문집 Vol.4 No.2

In this study a hybrid safety barrier system consisting of steel rail and carbon fiber reinforced polymer (CFRP) post is considered. While CFRP post is selected for impact energy reflection due to its high strength, steel rail is selected for impact energy absorption due to its high ductility. A numerical model considering the elastoplastic behavior of steel is formulated to simulate the dynamic responses of the hybrid system subject to an impact load. A hybrid roadside guard rail system of steel rail and CFRP post is proposed and analyzed with a case study. The numerical model for the hybrid roadside guard rail system is used to find optimized design of the proposed hybrid system.

Optimal design using genetic altorithm with nonlinear elastic analysis

김승억,W. K. Song,S.S. Ma 국제구조공학회 2004 Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Jou Vol.17 No.5

An optimal design method with nonlinear elastic analysis is presented. The proposednonlinear elastic method overcomes the drawback of the conventional LRFD method that accounts fornonlinear effect by using the moment amplification factors of B1 and B2. The genetic algorithm used is aprocedure based on Darwinian notions of survival of the fittest, where selection, crossover, and mutationoperators are employed to look for high performance ones among sections in the database. They aresatisfied with the constraint functions and give the lightest weight to the structure. The objective functiontaken is the total weight of the steel structure and the constraint functions are strength, serviceability, andductility requirement. Case studies of a planar portal frame, a space two-story frame, and a three-dimensional steel arch bridge are presented.

첨단 복합소재 교량용 방호울타리 개발

김승억,전신열,홍갑의,Kim, Seung-Eock,Jeon, Shin-Youl,Hong, Kab-Eui 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재학회논문집 Vol.1 No.3

Nonlinear Inelastic Analysis of Space Steel Structures

김승억,Thai, Huu-Tai,Kim, S.E. 한국전산구조공학회 2010 전산구조공학 Vol.23 No.2

비선헝 비탄성 유한변위 해석 및 좌굴해석에 의한 강사장교의 극한강도 비교

김승억,최동호,마상수,송원근,Kim Sung-Eock,Choi Dong-Ho,Ma Sang-Soo,Song Weon-Keun 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.3

본 논문은 강사장교의 극한강도를 다루고 있다. 강사장교의 극한강도를 평가하기 위하여 비선형 비탄성 해석 접근법과 분기점 좌굴 고유치해석 접근법인 유효접선탄성계수$(E_f)$법을 사용하여 예제를 수행하였다. 이를 위하여 초기형상을 고려한 실용적인 비선형 비탄성 해석기법을 제시하였다. 초기형상 해석 시각 형상해석 단계마다 보-기둥 부재의 부재력 대신 개선된 구조물형상을 고려하였다. 보-기둥 부재의 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였고, 재료적 비선형은 CRC 접선계수와 포물선 함수를 사용하여 고려하였다. 또한, 케이블 부재의 기하학적 비선형은 할선탄성계수 값을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 제안한 해석기법으로 예측된 하중-변위 곡선들이 다른 연구에 의한 결과들과 비교 검증 되었으며, 제시된 3차원 강사장교 모델들에 대하여 제안한 해석기법과 비탄성 좌굴해석을 사용하여 극한강도를 비교하였다. The study examines the limit strength for steel cable-stayed bridges. A case studies have been performed in order to evaluate the limit strength lot steel cable-stayed bridges using nonlinear inelastic analysis approach and bifurcation point instability analysis approach, effective tangent modulus $(E_f)$ method. To realize it, a practical nonlinear inelastic analysis condoling the initial shape is developed. In the initial shape analysis, updated structural configuration is introduced instead of initial member forces for beam-column members at every iterative step. Geometric and material nonlinearities of beam-column members are accounted by using stability function, and by using CRC tangent modulus and parabolic function, respectively Besides, geometric nonlinearity of cable members is accounted by using secant value of equivalent modulus of elasticity. The load-displacement relationships obtained by the proposed method are compared well with those given by other approaches. The limit strengths evaluated by the proposed nonlinear inelastic analysis for the proposed cable-stayed bridges with tee dimensional configuration compared with those by the inelastic bifurcation point instability analyses.

축하중을 받는 원통형 쉘의 좌굴강도

김승억,최동호,이동원,김창성,Kim, Seung Eock,Choi, Dong Ho,Lee, Dong Won,Kim, Chang Sung 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.2

본 연구에서는 수치해석을 통하여 축하중을 받는 원통형 쉘의 좌굴해석을 수행하였다. 해석 식과의 비교를 통하여 수치모델 방법, 적절한 요소의 종류 및 요소의 개수등을 제시하였다. 매개변수 해석결과, 직경/두께비가 증가하면 좌굴응력은 크게 감소하나 높이/직경비가 증가하면 그 변화는 미세하며 이는 일반적인 기둥의 좌굴해석 결과와 상이하다. 높이/직경비가 커질수록 원주방향 좌굴모드의 파장수가 감소하였다. 바닥판의 두께가 증가하면 좌굴응력은 1~2% 증가한다. 따라서 그 영향은 거의 무시할 수 있다. 초기 형상결함의 크기가 증가하면 좌굴응력은 큰 감소를 보인다. 또한 회기분석을 통하여 좌굴응력을 간편하게 구할 수 있는 설계식을 도출하였으며, 수치해석 결과와 잘 일치하였다. This paper presents buckling analysis of the cylindrical shell subjected to axial loads using numerical method. The modeling method, appropriate element type, and number of element are recommended by comparing with analytical solution. Based on the parametric study, buckling stress decreases significantly as the diameter-thickness ratio increases. These results are different from those obtained from buckling analysis of columns. The number of buckling half-wave in circumferential direction decreases as the diameter-height ratio increases. Buckling stress increases 1~2% as the thickness of base plate increases. Therefore the effect of base plate on buckling strength for cylindrical shell can be disregarded. Buckling stress significantly decreases as the amplitude of initial geometric imperfection used for calculating buckling stress is developed and it shows a good agreement with numerical results.

실용적인 고등해석을 이용한 공간 강뼈대구조물의 직접설계

김승억,최세휴,Kim, Seung Eock,Choi, Se Hyu 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.2

본 논문에서는 실용적인 고등해석을 이용한 3차원 강뼈대구조물의 직접설계방법을 제시하였다. 고등해석을 이용한 직접설계법에서는 해석시에 구조시스템과 그에 속한 부재의 강도와 인정을 직접 고려함으로서, 해석후 개별부재의 강도검토가 필요없는 설계방법이다. 고등해석은 기하학적 비선형과 재료적 비선형을 고려한다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용함으로서 고려하였다. 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 제안한 해석방법에 의하여 예측된 하중-변위는 다른 해석기법의 결과들과 잘 일치하였다. 또한, 22층 강뼈대구조물에 대하여 설계예제를 수행하였다. 본 설계예제를 통하여 제안한 방법이 매우 실용적인 방법임을 알 수 있었다. A direct design method of three-dimensional frames using practical advanced analysis is presented. In this method. separate member capacity checks encompassed by the code specifications are not required. because the stability of separate members and the structure as a whole can be rigorously treated in determining the maximum strength of the structures. Advanced analysis accounts for geometric and material nonlinearities. The geometric nonlinearlity is considered by the use of stability function. The material nonlinearity is accounted for using CRC tangent modulus and parabolic function. The load-displacements predicted by the proposed analysis compare well with those given by other approaches. A design example has been presented for a 22-story frame. The analysis results show that the proposed method is suitable for adoption in practice.

유전자 알고리즘을 이용한 비선형 탄성 최적설계

김승억,마상수,Kim, Seung Eock,Ma, Sang Soo 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.2

본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용한 비선형 탄성 최적설계 방법을 제시하였다. 제안한 비선형 탄성해석은 종래 설계의 단점 즉 탄성해석 후 비선형 효과를 고려하기 위하여 $B_1$, $B_2$ 계수를 사용하는 불합리성을 극복하였다. 유전자 알고리즘은 다윈(Darwin)의 적자생존의 개념을 기본으로 선택, 교배 및 돌연변이라는 세 가지 연산을 수행함으로써 최적설계에 필요한 설계변수 즉 부재 단면을 형성하여, 제약조건을 모두 만족하는 최소 구조물 중량을 제공하는 설계변수를 선택하면서 최적설계를 수행하였다. 목적함수로는 구조물의 총중량을 사용하였으며, 제약조건식으로는 하중저항능력, 사용성 및 연성도를 사용도를 사용하여 최적설계를 수행하였다. 2차원 강뼈대 구조물, 3차원 강뼈대 구조물, 그리고 3차원 강아치교의 설계예제를 수행하였다. The optimal design method in cooperation with a nonlinear elastic analysis method was presented. The proposed nonlinear elastic method overcame the drawback of the conventional LRFD method this approximately accounts for the nonlinear effect caused by using the moment amplification factors of and. The genetic algorithm uses a procedure based on the Darwinian notions of the survival of the fittest, where selection, crossover, and mutation operators are used to look for high performance among the sections of the database. They satisfy constraint functions and give the lightest weight to the structure. The objective function was set to the total weight of the steel structure. The constraint functions were load-carrying capacities, serviceability, and ductility requirement. Case studies for a two-dimensional frame, a three-dimensional frame, and a three-dimensional steel arch bridge were likewise presented.

세종대학교 토목환경공학과 강구조연구실

김승억 한국전산구조공학회 2002 전산구조공학 Vol.15 No.2