• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.87-98
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• 2012

본 연구에서는 쉘의 테두리를 보가 둘러싸고 있는 전통적인 형태와 모서리보를 제거한 형태의 모임지붕형 쌍곡포물선쉘구조의 유한요소해석결과비교를 통해 모서리보의 역할을 확인하고, 또한 지붕의 경사도의 영향을 분석하였다. 유한요소해석에 의하면 쉘면에 작용하는 하중은 쉘 대각선 방향의 아치작용을 통해 모퉁이의 지점에 직접 전달되므로 막이론에 비해 테두리보에는 부재력이 작게 작용하고 모퉁이의 지점 부분의 쉘에는 응력이 증가되는 것으로 나타났다. 모서리보를 제거하면 지점 부근의 쉘에 더욱 응력이 집중되고 경사진 모서리 부분의 처짐이 증가하는데 이와 같은 현상은 지붕의 경사도가 낮아짐에 따라 현저해지는 것으로 나타났다. 따라서, 모임지붕형 쌍곡포물선쉘 구조에서는 지점 부분의 쉘두께를 보다 증가할 필요가 있으며 경사도가 낮은 쌍곡포물선쉘 구조의 모서리보 제거는 주의가 필요한 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.43-54
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• 1992

낮은 아치는 동하중 재하시 재료는 탄성범위 내에 있더라도 큰 변형이 발생할 수 있으며, 좌굴 가능성이 높기 때문에 선형해석으로는 정확한 거동을 구명하기 어렵다. 본 연구에서는 이에 따라 낮은 아치의 동적 비선형 해석방법 및 좌굴판단기준을 제시하였으며, 제시된 방법을 토대로 낮은 아치의 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구하였다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 동적운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 이 때, 동적 운동방정식의 시간적분으로 Newmark 해법을 채택하였다. 프로그램은 만재 방사형 등분포하중을 받는 낮은 원호 아치를 해석하여 그 결과치를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 모형해석을 통해서는 큰 동하중을 받는 원호 아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며, 아치가 낮아질수록 좌굴발생 가능성이 높아짐을 알았다. 여러가지 형상의 아치에 대한 좌굴해석을 실시하여 임계 좌굴하중을 구하였으며 기존의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다. 원호 아치의 거동을 본 연구에서 사용한 무차원 매개변수를 이용하여 해석한 결과로 부터, 동일한 형상매개변수를 가진 아치들은 실제하중을 하중매개변수로 환산하여 같은 하중매개변수를 재하했을 때 시간매개변수에 따라 처짐비를 기준으로 같은 거동을 함을 알았으며, 좌굴현상도 같은 하중매개변수에서 나타남을 확인하였다. 또한, 포물선형상의 아치와 연직하중이나 집중하중이 재하된 경우의 해석에도 개발된 프로그램이 유용하게 사용될 수 있음을 해석예를 통하여 밝혔다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권1호통권74호
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• pp.13-21
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• 2005

본 논문에서는 강아치교의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 해석시에 구조계와 그에 속한 부재의 강도와 안정을 직접 고려함으로서, 해석후 개별부재의 강도검토가 필요없는 설계방법을 지칭한다. 기하학적 비선형 효과를 고려하기 위하여 안정함수를 사용하였다. 잔류응력으로 인한 점진적인 소성화를 고려하기 위하여 CRC 접선 탄성계수를 사용하였다. 탄성강성에서 완전소성강성까지 점진적인 소성화를 나타내기 위하여 포물선 함수를 사용하였다. 최적화 기법으로는 수정된 단면점증법을 사용하였다. 수정된 단면점증법은 AASHTO-LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력 및 처짐 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 기존의 연구결과와 비교하였다.

• 한국농공학회지
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• 제29권3호
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• pp.153-162
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• 1987

A numerical procedure for the analysis of slender arch buckling problems for uniform dead weight is presented in this paper. Such loading changes in the arch profile. The problem is nonlinear. The numerical procedure is limited to an inextensible analysis and to elastic behavior. Based upon a numerical integration technique developed by Newmark for straight beams, a large deflection bending analysis is combined with small deflection buckling routines to formulate the numerical procedure. The numerical procedure is composed of a combination of the numerical integration and successive approximations procedure. The results obtained in this study are as follows : 1.The critical loads obtained in this study coincide with the results by Austin so that the algorithm developed in this study is verified. 2.The numerical results are converged with good precision when the half arch is divided into 10 segments in both Prime and Quadratic section. 3.The critical loads are decreased as the ratios of rise versus span are increased. 4.The critical loads are increased as the moments of inertia at the ends are increased. 5.The critical loads of Prime section are larger than that of Quadratic section under the same profile conditions.

• 한국농공학회지
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• 제28권2호
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• pp.87-92
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• 1986

The differential equation, which can determine the dynamic critical loads for low parabcoic arches, is derived in this study. The dynamic critical loads of the parabolic arches subjected to a concentrated step load are nummerically analyzed for the changes of load positions. In cases of arches with different end conditions (both hinged, fixed hinged, both fixed), the effect of end conditions and that of the rises are investigated in detail. The summary of the results are the following: 1)The snapthrough does not occur when the rise of arch is very low, and the bifurcation appears clearly as the rise of arch increases. 2)The regions in which the dynamic critical loads are not defined for the both ends fixed are broader than that for the both ends hinged. 3)For all case, the load positions of minimum dynamic critical loads exsit at the near position from the end hinged. Thus, the results obtained in present study show that the magnitude of dynamic critical loads, the load positions of minimum dynamic critical loads and the regions in which the dynamic critical loads are not defined depend on end conditions of arches.

• 한국농공학회지
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• 제28권1호
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• pp.68-74
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• 1986

The governing differential equations and the boundary conditions for the free vibra- tion of the unsymmetric parabolic arch with fixed ends are derived on the basis of the equilibrium equations and the D'Alembert principle. The effect of the rotary inertia as well as the extensional and the flexural deformations is considered in the governing differential equations. A trial eigenvalue method is used for determining the natural frequencies. The Ru- uge-Kutta method is used in this method to perform the integration of the differential equations. The detailed studies are made of the lowest three vibration frequencies for the par- abolic chord length equal to 10m. The effect of the rotary inertia is analyzed and it's numerical data are presented in table. And as the numerical results the frequency versus the rise of arch and the radius of gyration are presented in figures.

• 한국농공학회논문집
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• 제46권2호
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• pp.67-75
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• 2004

This study aims to investigate the dynamic behaviour of a parabolic arch with initial deflection by using the elasto-plastic finite element model where the von-Mises yield criteria have been adopted. The initial deflection of arch was assumed by the high order polynomial of ${\omega}_i$ = ${\omega}_o$${(1-{(2x/L)}^m)}^n$) and the sinusoidal profile of ${\omega}_i$ = ${\omega}_o$$\sin$(n$\pi$x/L). Several numerical examples were tested considering symmetric initial deflection modes when the maximum initial deflection of an arch is fixed as L/500, L/1000, L/2000 or L/5000. The effects of polynomials order on the dynamic behavior of arch were not conspicuous. The most unfavorite dynamic response occurs when the maximum initial deflection varies from L/1000 to L/4000 if the initial deflection mode is represented by high order polynomials.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.321-328
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• 2000

본 연구는 유한한 회전의 2차항을 고려한 변위장에 기초하여 변곡률을 가지는 비대칭 박벽곡선보의 해석이론을 제시한다. Vlasov의 가정에 의한 연속체의 선형화된 가상일의 원리로부터 총 포텐셜 에너지를 유도하고, 모든 변위 파라미터와 ？ 함수는 도심에서 정의된다. 절점당 8개의 자유도를 가지는 박벽곡선보 요소의 개발 과정에서 3차 Hermitian 다항식이 형상함수로 이용된다. 본 연구의 타당성과 정확도를 입증하기 위하여, 일축대칭 단면을 갖는 포물선과 타원형상의 곡선보를 선택하여 3차원 자유진동해석과 안정성 해석을 수행한다. 그리고 이 결과를 ABAQUS의 쉘 요소에 의한 것과 비교한다.

• 한국농공학회논문집
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• 제46권6호
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• pp.21-28
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• 2004

This study aims to investigate the effects of partially distributed loads on the dynamic behaviour of steel parabolic arches by using the elasto-plastic finite element model based on the Von Mises yield criteria and the Prandtl-Reuss How rule. For this purpose, the vertical and the radial load conditions were considered as a distributed loading and the loading range is varied from 40% to 100% of arch span. Normal arch and arch with initial deflection were studied. The initial deflection of arch was assumed by the sinusoidal motile of ${\omega}_i\;=\;{\\omega}_O$ sin ($n{\pi}x/L$). Several numerical examples were tested considering symmetric initial deflection when the maximum initial deflection at the apex is fixed as L/1000. The analysis resluts showed that the maximum deflection at the apex of arch was occurred when 70% of arch span was loaded. The maximum deflection at the quarter point of arch span was occurred when 50% of arch span was loaded. It is known that the optimal rise to span ratio between 0.2 and 0.3 when the vertical or radial distributed load is applied. It is verified that the influence of initial deflection of radial load case is more serious than that of vertical load case.

• 한국농공학회지
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• 제45권2호
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• pp.78-85
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• 2003

This study aims to investigate the effect of partially distributed loads on the static behavior of parabolic arches by using the elastic-plastic finite element model. For this purpose, the vertical, the radial, and the anti-symmetric load cases are considered, and the ratio of loading range and arch span is increased from 20% to 100%. Also, the elastic-visco-plastic analysis has been carried out to estimate the elapse time to reach the stable state of arches when the ultimate load obtained by the finite element analysis is applied. It is noted that the ultimate load carrying capacities of parabolic arches are 6.929 tf/$m^2$ for the radial load case, and 8.057 tf/$m^2$ for the vertical load case. On the other hand, the ultimate load is drastically reduced as 2.659 tf/$m^2$ for the anti-symmetric load case. It is also shown that the maximum ultimate load occurs at the full ranging distributed load, however, the minimum ultimate loads of the radial and vortical load cases are obtained by 2.336 tf/$m^2$, 2.256 tf/$m^2$, respectively, when the partially distributed load is applied at the 40% range of full arch span.