박벽(薄壁) 공간(空間)뼈대구조(構造)의 횡좌굴(橫挫屈) 해석(解析)

Lateral Buckling Analysis of the Thin-Walled Space Frame

가상(假想)일의 원리(原理)를 이용하여 강절(剛節)-힌지단(端)을 갖는 평면(平面)뼈대요소(要素)와 비대칭(非對稱) 박벽단면(薄壁斷面)을 갖는 공간(空間)뼈대요소(要素)의 접선강도(接線剛度)매트릭스가 유도된다. 양단(兩端) 구속(拘束)된 비틂을 무시하는 경우, 구속(拘束)된 비틂을 고려하는 경우, 그리고 왼쪽단은 구속(拘束)된 비틂을 고려하고 오른쪽단은 구속(拘束)된 비틂을 무시하는 경우 각각에 대하여 박벽공간(薄壁空間)뼈대요소(要素)의 탄성(彈性) 및 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스를 산정한다. 이때, 휨을 받는 평면(平面)보의 처짐함수를 적절히 선택하여 공간(空間)뼈대요소(要素)의 세방향처짐과 비틂회전각에 대한 형상함수(形狀函數)로 사용한다. 공간(空間)뼈대 구조물(構造物)과 원형(圓形)아아치의 횡좌굴(橫挫屈)문제를 해석(解析)하여 본(本) 연구(硏究)에 의한 해석결과(解析結果)들과 엄밀해(嚴密解) 또는 다른 문헌(文獻)의 결과(結果)들과 비교(比較) 분석(分析)하여 본(本) 연구(硏究)에서 제시한 이론(理論)의 정당성(正當性)을 입증(立證)한다.

The tangent stiffness matrices of the plane frame and the thin-walled space frame are derived by using the principle of virtual displacement. In case of the plane frame, the shape function and stiffness matrices are presented for the rigid-hinged condition. For the unsymmetric thin-walled space frame, the elastic and geometric stiffness matrices in three cases of the unrestrained torsion, the restrained torsion, and the restrained anti unrestrained torsion are evaluated by using the various Hermitian polynomials as the shape function. Numerical examples for the lateral buckling analysis of the space frames and the circular arch illustrate the accuracy and convergence characteristics of the derived formulations.