• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.1-7
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• 2007

본 연구에서는 케이블구조의 초기형상해석을 위한 새로운 탄성포물선 케이블요소(elastic parabolic cable element)를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 장력식을 정의한다. 본 요소의 정확성을 확인하기 위하여, 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소를 각각 적용하여 고정하중을 받는 사장교의 초기형상해석을 수행하고 무응력길이, 등가장력, 그리고 최대장력 결과를 비교, 분석한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2000년도 가을 학술발표회논문집
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• pp.331-338
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• 2000

In this paper, a non-linear finite element formulation for the spatial cable-net structures is simulated and using this formulation, the characteristics of structural behaviors for the elastic catenary cable are examined In the simulating procedure for the elastic catenary cable, nodal forces and tangential stiffness matrices are derived using catenary parameters of the exact solutions by a governing differential equation of catenary cable, cable self-weights and unstressed cable length. Dynamic Relaxation Method that considers kinetic damping is used for the structure analysis and Newton Raphson Method is used to verify the accuracy of solutions. In the analysis of two dimensional cable, the results obtain from the elastic catenary elements are shown more accurate than does of truss elements and in the case of spatial cable-net structures, Dynamic Relaxation Method is more stable to be converged than Newton Raphson Method.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5A호
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• pp.361-367
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• 2011

케이블구조의 기하학적 비선형해석을 위한 탄성포물선 케이블요소를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 요약한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 공칭장력식을 정의한다. 탄성포물선 케이블요소의 수치적인 정확성을 확인하기 위하여, 경사진 케이블을 한 개의 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소로 각각 모델링하여 매개변수 해석을 수행하고 비교, 분석한 결과를 제시한다. 제시된 탄성포물선요소는 충분한 정확도를 가지고 케이블지지 구조물의 초기치해석 및 기하비선형해석에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2005년도 춘계학술발표회 및 정기총회 2권1호(통권2호)
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• pp.167-172
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• 2005

In the dynamic analysis of cable structures, geometrical non-linearity due to the flexibility of cables must be considered efficiently. In this paper, formulation of tangent stiffness matrix of elastic catenary cable is derived by using relative nodal displacements, self-weight and unstressed cable length. Free vibration analysis of simply supported cable using elastic catenary cable elements is conducted and compared with that using truss elements. The result shows that elastic catenary cable elements are more compatible than truss elements in the case of analysis of cable structures. Furthermore, the characteristic of dynamic behaviors of cable structures by temporary unstability phenomenon is confirmed.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.473-480
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• 2005

Geometrical non-linearity due to the flexibility of cables must be considered efficiently in the dynamic analysis of cable structures. In this paper, formulation of tangent stiffness matrix of elastic catenary cable is derived by using relative nodal displacements, self-weight and unstressed cable length. Free vibration analysis of simply supported cable using elastic catenary cable elements is conducted and compared with that using truss elements. The result shows that elastic catenary cable elements are more compatible than truss elements in the case of analysis of cable structures. Furthermore, the characteristic of dynamic behaviors of cable structures by temporary unstability phenomenon is confirmed.

• 전산구조공학
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• 제11권1호
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• pp.179-190
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• 1998

두개의 케이블요소를 이용한 3차원 케이블망의 정적 비선형 유한요소해석기법을 제시한다. 먼저, 공간 트러스요소와 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)의 접선강도행렬과 질량행렬을 유도하는 과정을 간략히 요약한다. 지점 변위를 일으키고 자중을 받는 케이블망의 초기평형 상태를 결정하기 위하여, Newton-Raphson 반복법에 근거한 하중증분법과 현수케이블요소를 적용하는 경우에 viscous damping을 고려한 dynamic relaxation법을 제시한다. 또한 초기의 정적평형상태를 기준으로 추가하중에 대한 케이블망의 정적 비선형해석을 수행한다. 지점변위와 외력을 받는 케이블 구조에 대하여 비선형해석을 수행하고, 해석결과들을 기존의 문헌의 결과와 비교, 검토하므로써 본 논문에서 제시한 이론 및 해석방법의 타당성을 입증한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.95-104
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• 1998

수중 케이블의 동적 거동은 비선형 거동을 보이게 되는데 특히 기하하적 비선형성에 크게 영향을 받는다. 또한, 유체의 흐름으로 인하여 동적 거동의 해석은 더욱 복잡하고 어려워지기 때문에 해석적인 접근 방법에는 한계가 있다. 본 연구에서는 탄성 현수선 케이블요소에 동수력을 고려할 수 있게 하였다. 즉, 동수력을 받는 3차원 탄성 현수선 케이블를 정식화하고, 정적 및 동적 해석을 수행할 수 있는 유한요소 방법을 제시하였다. 동수력은 수정된 Morison 방정식을 이용하여 산정하였다. 제시된 방법으로 구한 수중케이블에 관한 동적 거동을 파악하려 하였으며, 정박 또는 예인에 사용하는 수중케이블의 경우 조류의 방향 및 케이블의 경사각에 따른 동적거동의 변화를 알아볼 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.113-120
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• 2008

본 연구는 케이블의 초기길이를 조절하여 케이블 배치가 끝난 후 발생한 장력과 목표장력을 서로 일치시킬 수 있는 초기길이 수정법을 제시하였다. 케이블 지지교량에 대해 정확한 초기길이를 결정하기 위하여 본 연구는 탄성현수선 케이블 요소를 사용하였다. 검증 예제를 해석한 결과 목표장력에 따라 이를 만족하는 초기길이를 결정할 수 있었고 케이블 교량에 대해서도 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 초기길이를 수정하는 본 연구의 방법을 이용하면 목표장력을 도입할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.481-488
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• 2005

This study presents a elastic parabolic cable element for initial shaping analysis of cable structures. First, the compatibility condition and the tangent stiffness matrices of the elastic catenary cable element are shortly summarized. Next the force-deformation relations and the tangent stiffness matrices of the elastic parabolic cable elements are derived from the assumption that sag configuration under self-weights is small. To confirm the accuracy of this element, initial shaping analysis of cable-stayed bridges under dead loads is executed. Finally, the accuracy and the validity of the analysis-results are compared and analyzed through numerical examples.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권1호
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• pp.85-95
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• 2017

This paper presents an explicit analytical iteration method for form-finding analysis of suspension bridges. By extending the conventional analytical form-finding method predicated on the elastic catenary theory, two nonlinear governing equations are derived for calculating the accurate unstrained lengths of the entire cable systems both the main cable and the hangers. And for the gradient-based iteration method, the derivation of explicit calculation for the Jacobian matrix while solving the nonlinear governing equation enhances the computational efficiency. The results from sensitivity analysis show well performance of the explicit Jacobian matrix compared with the traditional finite difference method. According to two numerical examples of long span suspension bridges studied, the proposed method is also compared with those reported approaches or the fundamental criterions in suspension bridge structural analysis, which eventually confirms the accuracy and efficiency of the proposed approach.