초록
이 논문에서는 여러개의 비틀림보강재를 갖는 코아구조물의 비틀림거동을 구하기 위한 매트릭스 해석방법을 제안하였다. 몇가지의 가정을 토대로 등분포와 삼각분포, 그리고 구조물 상단에 집중 비틀림하중이 작용하는 경우에 대한 응력과 변위식들을 유도하였으며 비틀림각과 응력을 최소화하기 위한 보강위치를 추정하기 위하여 보강재의 위치를 이동시켜 가변서 위치변화가 코아의 비틀림거동에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 본 이론해석의 신뢰성을 고찰하기 위하여 비틀림보강재가 설치된 해석모델틀을 토대로 본 이론에서 구한 응력과 변위를 MIDAS-GEN프로그램에 의한 결과와 비교하였고, 만족할 만한 결과를 얻었다. 비록 컴퓨터를 이용한 3차원해석이 일반적인 구조해석 방법으로 다가왔으나 비용과 시간이 많이 소요되므로 모든 경우에서 최적의 수단이 될 수는 없다. 본 연구에서 제시된 공식들은 초기 설계단계에서 비틀림하중을 받는 실제 코아구조물의 응력과 변위를 추정하는데 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
This paper presents a matrix analysis to get the torsional behavior of core structures with torsional reinforcements. Based on simplified assumptions, formulae for the forces and displacements of cote structures subjected to three typical load cases, i.e. uniformly distributed torque, triangularly distributed torque and a concentrated torque at the top of the structure, are derived analytically. The behavior of the cote according to the variation of reinforcement locations is investigated to estimate the optimum locations of reinforcements to minimize the core rotations and bimoments. The results by the program MIDAS-GEN have shown that this analysis can give quite satisfactory results for structural models with torsional reinforcements. Although three dimensional analysis by computer has come within reach as a normal structural design procedure, its use as an optimization tool may not be desirable in view of the expense and time required. Formulae that we presented here can be used to estimate the torsional rotations and forces of practical cote structures at the preliminary design stages.