비대칭(非對稱) 박벽(薄壁)보 요소(要素)를 이용(利用)한 원형(圓形) 아치의 횡좌굴(橫挫屈) 해석(解析)

Lateral-Torsional Buckling Analysis of the Circular Arches Using Unsymmetric Thin-Walled Beam Elements

비대칭단면(非對稱斷面)을 갖는 박벽공간(薄壁空間)뼈대와 원형(圓形)아아치의 휨-비틂 좌굴해석(挫屈解析)을 수행하기 위하여, 가상(假想)일의 원리(原理)를 이용한 공간(空間)뼈대요소(要素)의 접선강도(接線剛度)매트릭스가 유도(誘導)된다. 양단(兩端) 구속(狗束)된 비틂을 무시(無視)하는 경우와 구속(狗束)된 비틂을 고려(考慮)하는 경우 각각에 대하여 semitangential rotation and moment에 대응(對應)하는 박벽공간(薄壁空間) 뼈대요소(要素)의 탄성(彈性) 및 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스를 산정한다. 이 때, 휨을 받는 평면(平面)보의 처짐함수를 공간(空間) 뼈대요소(要素)의 축방향(軸方向) 및 횡방향(橫方向) 처짐과 비틂회전각에 대한 형상함수(形狀函數)로 사용한다. 순수휨과 균일한 압축력을 받는 도형(圖形)아아치의 횡좌굴문제(橫挫屈問題)를 해석(解析)하여 본(本) 연구(硏究)에 의한 해석결과(解析結果)과 문헌(文獻)의 엄밀해(嚴密解)에 의한 결과들을 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.

For the lateral-torsional buckling analysis of the thin-walled space frame and circular arch with the unsymmetric cross section, the tangent stiffness matrices are derived by introducing Vlasov's assumption for the thin-walled beam and using the principle of virtual displacement. In the cases of the unrestrained torsion and the restrained torsion, the elastic and geometric stiffness matrices corresponding to semitangential rotation and semitangential moment are evaluated by using the Hermitian polynomials as the shape function. In order to illustrate the accuracy and convergence characteristics of the derived formulations, numerical examples for the lateral-torsional buckling analysis of the hinged circular arch under pure bending and uniform compression are presented and compared with the analytic solutions of references.