초록 ▼

□ 연구개요
[1차년] 강접합 보-기둥 일체 ㄷ, H형 SRC 파이프랙 프레임 (solid 와 hollow 형) 모듈 개발 및 접합상세 개발, [2차년] 실규모 파이프랙 유닛 조립을 위한 수직/수평 조립 프로세스의 개발 [3차년] 실규모 프리스 트레싱된 파이프랙 유닛 조립(부재별 목업실험) 및 구조 실험 실시 (3차년도로 변경 승인 득함) [4차년](1)실험 및 수치해석 분석을 통한 파이프랙 모듈의 구조 성능 확인, (2)강접합 보-기둥 일체 ㄷ, H형 SRC (수치해석) 및 프리스트레싱 (수치해석, 구조실험) 된 프레임 접합

□ 연구개요
[1차년] 강접합 보-기둥 일체 ㄷ, H형 SRC 파이프랙 프레임 (solid 와 hollow 형) 모듈 개발 및 접합상세 개발, [2차년] 실규모 파이프랙 유닛 조립을 위한 수직/수평 조립 프로세스의 개발 [3차년] 실규모 프리스 트레싱된 파이프랙 유닛 조립(부재별 목업실험) 및 구조 실험 실시 (3차년도로 변경 승인 득함) [4차년](1)실험 및 수치해석 분석을 통한 파이프랙 모듈의 구조 성능 확인, (2)강접합 보-기둥 일체 ㄷ, H형 SRC (수치해석) 및 프리스트레싱 (수치해석, 구조실험) 된 프레임 접합부의 구조성능 검증 (3)중간모멘트 골조로써의 내진성능 규명 (4)인공신경망에 기반한 파이프랙 설계(추가 신규 계획) [5차년] (1)아바쿠스기반의 유한요소 수치해석과 수치해석용 모델 검증(계속) (2)유전 알고리즘 및 인공신경망에 기반한 파이프랙 설계(계속)

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년] 강접합 보-기둥 일체 ㄷ(최상층), H(최상층 이하)파이프랙 프레임 모듈 및 접합 상세 개발
① ㄷ, H형 파이프랙 프레임의 수직/수평 접합 상세 개발; 포켓 앵글을 활용한 철골 접합부의 신속한 접합 검증
② hollow SRC형 (중량감소형) 중공 프레임 개발; 프레임의 변형률 기반의 구조 진화 과정을 규명 하였음. SCI(E)에 논문 게제완료
③ 프리스트레싱이 장착된 ㄷ, H형 파이프랙 프레임의 수직/수평 접합 상세 개발; GS 파이프랙 프레임과 Vietnam 파이프랙 프레임에 대하여 포스트텐션 프로그램인 Adapt를 활용하여 설계 수행.
[2차년] ① 실규모 파이프랙 조립을 위한 수직/수평 조립 프로세스의 개발완료.
② pre-tension, post-tension 이 가해진 bonded 및 unbonded 된 프레캐스트 프레임의 거동 해석완료
③ 보-기둥 일체 ㄷ, H자형 파이프랙 프레임의 설계 프로세스의 개발 및 ACI, EC2 기반의 구조설계 핸드북(매뉴얼)-Ver. 1 작성 완료
[3차년] ① 프리스트레싱(PT기능)된 ㄷ, H자형 프리캐스트 파이프랙 프레임 모듈의 시공성능 검증
• 실규모 2개층 목업 실험을 통해 프리스트레싱된 ㄷ, H자형 프리캐스트 파이프랙 프레임 모듈의 설치 실험을 통한 시공성능 검증 완료
• 실제 시공실험과 구조실험의 연계를 통해 프리스트레싱된 ㄷ, H자형 프리캐스트 파이프랙 프레임의 적용성 입증완료, 설치 매뉴얼 작성 (개발된 파이프랙의 시공절차 및 관련 구조상세 설명)
• 보-기둥 일체 ㄷ, H자형 파이프랙 프레임의 설계 프로세스의 개발 및 ACI, EC2 기반의 구조설계 핸드북(매뉴얼)-Ver. 2 작성 완료 및 ABBA-RCPT코드 개발완료
② 실규모 파이프랙 목업실시를 통한 경비산정 (견적서 및 실행경비 작성) 및 검증
• 견적서 확보
• 목업 실험후 해체하여 동일 실험체의 구조실험 실시; 최적화된 연구비 사용의 사례 정립; 목업 실험후 해체하여 동일 실험체의 구조실험 완료
[4차년] (1) 비선형 유한요소(Abaqus) 방법을 활용하여 실험연구에서 도출된 결과를 수치 해석적으로 검증하였음 (집필서적 (Elsevier) 참조, SCI 논문게제))
① 실험 및 수치해석 분석을 통한 파이프랙 모듈의 구조 및 시공성능 검증 완료
② 접합 보-기둥 일체 ㄷ, H자형 프리스트레싱된 프레임 접합부의 구조성능 검증완료
③ 중간모멘트 골조로써의 내진성능 규명완료
(2) PT 파이프랙 보의 인공지능(deep 인공신경망) 기반 자동화-최적설계 코드 개발
① 실험 및 수치해석 분석을 통한 파이프랙 모듈의 저서(Elsevier) 집필 ② 발표 논문은 (SCI 논문게제,
[붙임1]의 정량적 연구성과 논문 리스트 참조)
[5차년] (1) 프리스트레싱된 파이프랙 프레임의 비선형 유한요소-기반 수치해석 매뉴얼 작성완료 (4년차에서 계속, 집필서적(Elsevier) 참조, SCI 논문게제)
① 아바쿠스 기반의 유한요소 수치해석 검증; 비선형, 비탄성 기반의 유한요소 수치해석모델 검증
② 각종 소성 파라미터의 calibration 검증 ③ 변형률에 기반한 파이프랙 프레임의 구조적 진화 규명
④ 아바쿠스 적용 및 실험결과와의 비교 검증
(2) 인간의 간섭이 최소화되는 인공지능 기반의 파이프랙 구조설계 (4차년도에 연구계획 변경으로 추가되어, 5차년도에 마무리 됨)
① 유전 알고리즘(GA) 기반의 소프트웨어 (AI-FRT) 개발 완료 • AI-FRT 최적화를 위한 Autobeam 코드완료 • PT 프레임의 동적해석(by Midas)과 hyperstatic 해석(by Autobeam)을 결합한 유전 알고리즘 기반의 코드 개발
② Hong-Lagrange 인공신경망(ANN) 기반의 소프트웨어 시리즈(부재 및 프레임 설계를 위한 ABBA(AI-Based Building Applications); RC, PT, STEEL 재료에 대하여 개발 완료 • 빅데이터 생성을 위한ABBA-Frame Generator 개발 완료 • 인공신경망과 라그랑주 최적화의 접목을 통한 PT프레임의 최적화구현 ③ 인공신경망에 기반한 파이프랙 설계완료

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1. 본 연구로부터 도출된 프리스트레싱 된 프리캐스트 프레임은 구조 및 erection 실험등을 통해 구조 안전성과 시공성이 입증되어, 철골일색의 플랜트 파이프랙 구조물을 대체할 수 있음을 보였음.
2. 기둥과 보의 일체화시공을 구현함으로써 플랜트 구조물의 시공을 획기적으로 단축 할 수 있음
3. 인공지능을 기반으로 하는 소프트웨어를 세계최초로 개발하였음. 프리스트레싱된 파이프랙 프레임 및 고층 프레임의 최적구조설계가 자동화되어 비숙련 인력들도 PT 프레임 설계가 가능해졌음.
4. 유한요소법의 파라미터 calibration을 활용한 수치해석 수행 후, SCI 저널에 발표되어 입증되었음. 향후 실험수요를 일정부분 수치해석으로 대체 할 수 있을 것으로 기대됨.
5. 물류센터 시공 관련 기업에 기술 이전되어 1억원의 기술 계약을 체결한 바 있음. 향후 플랜트 구조물을 비롯하여 장경간 프레임에의 실질적 적용이 활발하게 수행될 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 가설 및 필요성 (연구 동기 와 배경) ... 4
• 2) 연구의 최종 목표 ... 5
• 3) 연구범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 49