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역V형 특수중심가새골조의 최적내진설계 모델 개발
Development of Optimal Seismic Design Model for Inverted V-type Special Concentrically Braced Frames

최세운    (연세대학교 건축공학과   ); 양회진    (호남대학교 건축학과   ); 박효선    (연세대학교 건축학과  );
  • 초록

    여러 연구자들에 의해 최적화 알고리즘을 이용한 최적내진설계에 관한 연구가 컴퓨터의 발달과 더불어 활발히 이루어져 왔다. 하지만 지금까지의 최적내진설계에 관한 연구는 대부분 모멘트저항골조를 대상구조물로 한 연구였다. 가새골조는 모멘트저항골조와 더불어 대표적인 횡력저항시스템이기 때문에 가새골조의 최적내진설계기법 개발을 통해 경제적이며 효율적인 설계가이드라인을 제시할 수 있다면 실무에 미치는 파급효과는 클 것이라 판단된다. 본 논문에서는 가새의 좌굴을 고려한 역V형 특수중심가새골조의 최적내진설계 알고리즘을 제안하고자 한다. 제안된 알고리즘은 구조물의 물량과 에너지 소산량을 목적함수로 설정하고, 강도조건 및 층간변위 조건등의 제약조건으로 설정한다. 알고리즘의 검증을 위해 2D 3층, 9층 역V형 특수중심가새골조 예제를 적용한다.


    Many researchers have studied on the optimal seismic design with the development of the computer. So far the application structure of most researches on the optimal seismic design was almost the moment resisting frame. Because the braced frames are the representative lateral load resisting system with the moment resisting frames, it is estimated that the effect on the practice will be great if it can is provided a design guideline through the development of optimal seismic design model for the braced frames. The purpose of this study is to propose the optimal seismic design model for the inverted V-type special concentrically braced frames considering the buckling of braces. The objective functions of this are to minimize the structural weight and maximize the total dissipated energy of the structure and the constraints of this are the strength conditions for the column, beam, brace and inter-story drifts condition. To verify the proposed model, it is applied to 2D steel concentrically braced frames of 3-story and 9-story.


  • 주제어

    가새골조 .   최적 내진설계 .   좌굴 .   역V형 특수중심가새골조 .   연성.  

  • 참고문헌 (19)

    1. 김진구, 남광희 (2004) 역V형 특수가새골조의 반응수정계수, 한국지진공학회 논문집, 8(1), pp.29-37.     
    2. 대한건축학회 (2005) 건축구조설계기준 및 해설 (KBC 2005), 대한건축학회. 
    3. AISC (2005) ANSI/AISC 341-05 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction, In: Chicago, I.L. 
    4. AISC (2005) ANSI/AISC 360-05 Speccification for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction, In: Chicago, I.L. 
    5. Arzhang Alimordi. (2004) Probabilistic Performance- Based Seismic Design Automation of Nonlinear Steel Structures Using Genetic Algorithms, Ph.D. thesis, University of Memphis. 
    6. ASCE (2005) Mimimum Design Loads for Buildings and Other Structures, SEI/ASCE Standard No. 7-05 (ASCE 7-05), ASCE, 
    7. Deb, K., Pratap, A., Agarwal, S., Meyarivan, T. (2002) A Fast and Elitist Multiobjective Genetic Algorithm: NSGA-II, IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 6(2), pp.182-197. 
    8. Federal Emergency Management Agency (2000) Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings (FEMA 356), Washington,DC. 
    9. Ganzerli, S., Pantelides, C.P., Reaveley, L.D. (2000) Performance-Based Design using Structural Optimization, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, (29), pp.1677-1690. 
    10. Ibrahim F. Khatib, Stephen A. Mahin, Karl S. Pister (1988) Seismic Behavior of Concentrically Braced Steel Frames, EERC Report, UCB/EERC-88/ 01, Berkeley. 
    11. Kiyohiro Ikeda, Stephen A. Mahin (1984) A Refined Physical Theory Model for Predicting the Seismic Behavior of Braced Steel Frames, EERC Report, UCB/EERC-84/12, Berkeley. 
    12. Kiyohiro Ikeda, Stephen A. Mahin, Stavros N. Dermitzakis (1984) Phenomenological Modeling of Steel Braces under Cyclic Loading, EERC Report, UCB/EERC-84/09, Berkeley. 
    13. Michel Bruneau, Chia-Ming Uang, Andrew Whittaker (1997) Ductile Design of Steel Structures, McGraw-Hill, USA. 
    14. Min Liu, Scott A. Burns, Wen, Y.K. (2005) Multiobjective Optimization for Performance-Based Seismic Design of Steel Moment Frame Structures, Earthquake Engineering and Structural Dynmics, (34), pp.289-306. 
    15. Moghaddam, H., Hajirasouliha, I., Doostan, A. (2005) Optimum Seismic Design of Concentrically Braced Steel Frames: Concepts and Design Procedures, Journal of Constructional Steel Research, (61), pp.151-166. 
    16. Silvia A.K., Frank Mckenna, Michael H. Scott, Gregory L, Fenves (2006) Opensees Command Language Manual, Open System for Earthquake Engineering Simulation(OpenSees). 
    17. Xu, Lei., Gong, Y., Grierson, D. E., (2006) Seismic Design Optimization of Steel Building Frameworks, Journal of Structural Engineering, ASCE, 132(2), pp.277-286. 
    18. Fragiadakis, M., Lagaros, N.D., Papadrakakis, M. (2006) Performance-Based Multiobjective Optimum Design of Steel Structures Considering Life-Cycle Cost. Structural and Multidisciplinary Optimization, 32, pp.1-11. 
    19. Kim, J.K., Choi, H.H. (2005) Response Modification Factors of Chevron-Braced Frames, Engineering Strucutres, 27, pp.285-300. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Oh, Byung-Kwan ; Park, Hyo-Seon ; Choi, Se-Woon 2016. "Member Sizing Optimization for Seismic Design of the Inverted V-braced Steel Frames with Suspended Zipper Strut" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, 29(6): 555~562     
    2. Park, Hyo-Seon ; Choi, Se-Woon 2016. "Genetic Algorithm Based Optimal Seismic Design Method for Inducing the Beam-Hinge Mechanism of Steel Moment Frames" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, 29(3): 253~260     

 저자의 다른 논문

  • 최세운 (4)

    1. 2010 "이동 평균법을 이용한 고층 건물의 부등축소량 보정 기법" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 23 (4): 395~401    
    2. 2011 "구조 최적화 알고리즘을 이용한 성능 기반 내진설계" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 24 (3): 26~32    
    3. 2011 "초고층건물의 안전성 및 사용성 모니터링" 한국방재학회지 = The Magazine of the Korean Society of Hazard Mitigation 11 (4): 52~56    
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