• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.143-154
• /
• 2014

본 연구에서는 부분강절 뼈대구조물의 비탄성 좌굴해석기법을 제시하기 위하여, 이전의 연구[16]에서 제시되었던 부분강절 뼈대구조의 엄밀한 강도행렬과 선형해석을 위한 탄성 및 기하학적 강도행렬을 도입하고 비탄성 좌굴해석을 위해 도로교시방서의 극한내하력 기준과 EF법을 이용하여 부분강절 뼈대구조의 비탄성 좌굴해석 프로그램을 새롭게 개발하였다. 본 연구에서 제시한 부분강절 뼈대구조의 접선강도행렬은 안정함수를 사용함에 따라 부재 당 하나의 요소만으로 정확한 비탄성 좌굴해석 결과를 얻을 수 있으며 고유벡터를 이용하여 비탄성 좌굴형상을 얻을 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 엄밀한 접선강도행렬에 대해 Taylor 전개를 수행하여 4차항까지 고려함으로서 탄성 강도행렬과 기하학적 강도행렬을 유도하고 선형화된 좌굴해석기법을 제시하였다. 결국, 접선강도행렬을 이용한 비선형 해석프로그램(M1)과 탄성 및 기하학적 강도행렬을 이용한 선형 해석프로그램(M2)이 개발되었으며 이를 이용하여 부분강절로 연결된 뼈대구조물의 비탄성좌굴에 대한 시스템 좌굴하중과 개별부재의 유효좌굴계수를 제시함에 따라 부분강절이 전체 구조계의 좌굴과 개별부재의 유효좌굴길이에 미치는 영향을 다양한 해석예제를 통해 조사하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.169-179
• /
• 2005

탄성 및 비탄성좌굴 고유치해석법을 이용하여 강절프레임의 보-기둥부재의 유효좌굴길이를 산정하는 개선된 방법을 제시한다. 이를 위하여 먼저 설계기준에 제시된 압축재의 내하력 곡선식으로부터 접선계수이론(tangent modulus theory)에 근거하여 세장비-접선계수(tangent modulus), 응력-변형률 곡선식을 유도한다. 이때 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 얻고, 비탄성 좌굴 고유치해석법을 제시하며 이를 이용하여 유효좌굴길이를 산정하는 방법을 제시한다. 해석예제를 통하여 강절프레임에 탄성 및 비탄성좌굴해석법에 의한 유효좌굴길이 비교결과를 제시하고, 매개변수 연구 결과를 제시한다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.159-168
• /
• 2005

탄성좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법과 2차 탄성해석기법을 이용하여 축력과 휨모멘트를 받는 강절프레임의 보-기둥부재에 대하여 개선된 좌굴설계법을 제안한다. 이를 위하여 먼저 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 유도하고, 탄성좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법을 고찰한다. 또한 강절프레임에 대하여 소위 P-Delta 효과를 고려하는 2차 해석법을 제시한다. 해석예제를 통하여 먼저 2차 탄성해석과 기하학적 비선형해석에 의한 결과를 비교하여 2차 해석의 정확성을 검증하고, 강절프레임에 대한 기존의 설계법과 본 연구의 개선된 좌굴설계법에 대한 수치결과를 비교, 검토를 행한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
• /
• pp.496-499
• /
• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 분기이론에 관한 수치 해석적 기본 방법 및 경로 추적, pin-pointing, 경로 전환을 기술하고 있다. 비선형 탄성 불안정 상태는 극한점과 분기점으로 분류될 수 있으며, 평형경로상의 평형점의 계산 및 평형경로상의 특이점을 찾기 위한 pin-pointing 반복계산을 수행하는 일반적인 비선형 수치해석법으로 극한점을 계산할 수 있다. 그러나 분기좌굴 해석을 위해서는 좌굴 후 분기경로의 추적을 위한 분기경로 전환 알고리즘이 추가적으로 필요하다. 본문에서는 에너지이론에 기초한 일반 탄성안정이론을 소개하고, 평형경로 추적, 분기 좌굴점을 찾기 위한 직접법과 분기경로 전환에 관한 이론을 전개한다. 분기좌굴 해석예제로 트러스로 이루어진 스타돔, 핀지지의 평면아치, 평면프레임, 3차원 공간프레임의 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 실용성을 검증한다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3A호
• /
• pp.485-496
• /
• 2006

시스템 탄성/비탄성 좌굴 고유치해석과 2차 탄성해석을 이용한 사장교 주요부재의 개선된 좌굴설계법을 제안하고, 사장교 설계예제를 통하여 활하중의 영향을 고려한 주형 및 주탑의 유효좌굴길이를 산정하여 이것이 좌굴 안정성에 미치는 영향을 조사한다. 이를 위하여 먼저 초기형상해석법(김 등, 2003)을 이용하여 사장교의 초기치를 결정한다. 이때 케이블 장력을 포함하는 사장교의 주형 및 주탑의 축력에 의한 좌굴해석을 통하여 유효좌굴길이를 산정한다. 그리고 활하중효과가 최대가 되는 하중조합에 대하여 2차 탄성해석법으로 P-Delta 효과를 고려한 휨모멘트를 산정한다. 마지막으로 설계예제를 통하여 현행안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 개선된 안정성 검토식(안)을 비교, 분석한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제12권1호통권44호
• /
• pp.29-43
• /
• 2000

본 연구에서는 비탄성 부재들의 좌굴 강도를 결정하기 위한 계산적으로 효율적인 비탄성 좌굴해석 프로그램이 개발되었다. 본 프로그램은 휨 좌굴, 휨-비틂 좌굴 혹은 국부좌굴에 의해 붕괴되는 탄성과 비탄성 부재들의 좌굴 강도 및 형상을 결정할 수 있다. 일축 대칭이나 2축 대칭인 I 형 부재를 해석할 수 있다. 복부판은 판 요소를 이용하여 모델되고, 플랜지는 보 요소로 모델되었다. 재료의 비탄성 응력-변형률 관계를 모사하기 위하여 다선형 등방경화 법칙과 증분이론이 사용되었다. 프로그램은 이론치와 실험값들을 이용하여 입증되었다. 프로그램의 결과는 이론치 및 실험값들과 잘 일치였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권2A호
• /
• pp.81-92
• /
• 2010

강프레임 부재의 설계에서 탄성 시스템좌굴해석은 프레임의 실제 거동을 예측하기 어려운 반면, 비탄성 시스템좌굴해석은 압축부재의 세장비에 따른 비탄성 거동이 고려됨으로써 보다 현실적인 부재의 좌굴거동을 예측할 수 있다. 그러나 시스템좌굴해석 수행후 오일러좌굴식을 이용한 방법은 압축력이 비교적 작게 발생하는 부재에서 과도한 유효좌굴길이를 산정한다는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 강프레임 구조의 모든 부재의 탄성 및 비탄성 유효좌굴길이계수를 산정할 수 있는 새로운 해석방법을 제안하였다. 제안된 방법은 가상축력계수 개념을 기반으로 비탄성 강도감소계수를 도입하고 반복고유치해석을 수행하여 각 부재의 유효좌굴길이계수를 산정한다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 예제 강프레임 구조물을 제안된 방법에 의거한 유효좌굴길이와 기존 방법에 의거한 결과를 비교하였다. 검증 결과, 제안된 방법은 강프레임의 모든 부재의 탄성 및 비탄성 유효좌굴길이계수를 합리적으로 산정할 수 있었다. 부가적으로 재료의 비탄성 거동이 부재의 유효좌굴길이에 미치는 영향도 논의되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.40-40
• /
• 2011

현재 일반적으로 활용되고 있는 원통형 쉘구조로 이루어진 타워구조의 대형화가 추진되면서 제작, 운반 편의성, 단면효율성, 경제성 제고를 위해 다각형단면 기둥구조물의 활용이 대두되고 있다. 하지만 다각형 단면 기둥구조의 극한강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 원통형 쉘구조물을 다각형구조물로 대체하여 제작될 경우 축방향 압축에 대한 내하력 향상 효과를 수치해석적으로 검토해 보고자 한다. 해석모델은 지름 2m, 두께 20mm인 원형강관 프로토타입 풍력타워 구조를 참고로 하여 이에 내접하도록 결정한 6~12각형 단면 형상으로써 높이 10,000mm인 3차원 기둥모델을 구현하였고 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석하였다. 각 subpanel의 중앙에 종방향 보강재를 설치하였을 때 국부좌굴에 대한 내하력 변화를 비교하기 위해 종방향보강재로 보강한 모델을 구성하여 비교 해석을 수행하였다. 종방향 보강재의 제원은 미국 SSRC 제안식을 기준으로 삼았다. 탄성좌굴해석을 통해 탄성좌굴모드 형상을, 비선형비탄성해석을 통해 최종파괴모드 및 극한강도를 얻었다. 보강 전 후의 탄성좌굴 해석 결과로부터 최소모드의 고유치 값을 비교하였다. 각 subpanel 단면 중심부에 한 개의 보강재를 설치한 경우 탄성좌굴강도가 4배 가량 증가하였다. 이로부터, 보강재(n=1) 설치에 따라 유효 폭두께비가 1/2로 감소하는 효과를 확인 할 수 있다. 비선형해석결과로부터 subpanel의 단면중심에 보강재를 설치한 경우 보강재가 위치한 곳에 고정점이 형성되어 이를 중심으로 국부 좌굴모드에 변화가 생기는 것이 확인되었다. 이러한 변화는 다각형 단면 기둥구조의 내하력 성능, 즉 국부좌굴강도에 영향을 준다. 충분한 강성을 갖는 종방향 보강재가 설치된 경우, 극한상태에서도 유효폭두께비가 줄어드는 것과 같은 강도 향상 효과를 확인할 수 있다. 이러한 사실은 각 해석결과 극한강도를 DIN code, Migita와 Fukumoto의 제안식, SSRC 설계제안식 등과의 비교를 통해 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권1호
• /
• pp.13-24
• /
• 2017

사장교의 부재별 임계좌굴하중 산정에는 일반적으로 시스템 좌굴해석이 사용된다. 그러나 기존의 시스템 좌굴해석은 압축력이 미소한 부재에 대하여 과도하게 긴 유효좌굴길이를 산정하는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 가상축력을 이용하여 강사장교 부재의 유효좌굴길이를 합리적으로 결정할 수 있는 좌굴해석 방법을 제안하였다. 또한, 수정된 유효접선탄성계수를 이용한 개선된 비탄성 좌굴해석방법을 제시하였다. 제안방법을 예제 사장교 모델에 적용하여 해석결과를 기존의 좌굴해석 방법과 비교 검증하였다. 검증결과, 제안된 방법은 강사장교 거더와 주탑의 유효좌굴길이를 합리적으로 예측할 수 있었다. 그리고 거더와 주탑에 일반강재 대신 HSB800 강재를 적용하였을 경우, 가상축력을 고려하지 않은 제안된 비탄성 좌굴해석에서는 유효좌굴길이가 축력이 작은 부분에서 약간 감소하였으나, 가상축력을 적용한 제안된 비탄성 좌굴해석에서는 유효좌굴길이의 변화가 거의 나타나지 않았다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제21권6호
• /
• pp.563-574
• /
• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴이론에 관한 수치 해석적 기본 방법 및 경로 추적, pin-pointing, 경로 전환을 기술하고 있다. 비선형 탄성 불안정 상태는 극한점과 분기점으로 분류될 수 있으며, 평형경로상의 평형점의 계산 및 평형경로상의 특이점을 찾기 위한 pin-pointing 반복계산을 수행하는 일반적인 비선형 수치해석법으로 극한점을 계산할 수 있다. 그러나 분기좌굴 해석을 위해서는 좌굴 후 분기경로의 추적을 위한 분기경로 전환 알고리즘이 추가적으로 필요하다. 본문에서는 에너지이론에 기초한 일반 탄성안정이론을 소개하고, 평형경로 추적, 다분기 좌굴점을 찾기 위한 간접법과 다분기의 경로 전환에 관한 이론을 전개한다. 분기좌굴 해석예제로 트러스로 이루어진 스타돔, 핀지지의 평면아치의 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.