Ring Sector Plate Supported by Elastic Beam Although all the reinforced concrete circular ring sector plates are elastically supported, it is conventional to simplify their supporting conditions as fixed or simply-supported ones assuming that their supporting beam has infinite stiffness. However, in order to obtain a precise solution, it should be required to consider the stiffness of their supporting beam. As a methodological improvement to the precise analysis, "Reinforced Concrete Model" previously developed by the author was applied to the structural analysis of the reinforced concrete circular ring sector plates with elastically supported beam. The results of analysis in the cases under various conditions of open angle, steel ratio, relative stiffness(EI/DL) between plate and supporting beam were summarized as follows ; 1.Although the effect of relative stiffness between plate and supporting beam varies depending on the magnitude of open angle, in general, it shows the largest when not more than 5.0 and negligible when not less than 10.0. Therefore, it would be considered as fixed supporting condition :in the case of its open angle of 0$^{\circ}$rectangular plates), its stiffness ratio being not less than 10.0 and in the other case of its open angle of 30$^{\circ}$, its stiffness ratio being not less than 5.0. 2.In the rectangular plates, the effect of steel ratio is considerable in no supporting condition, but neglible in the supporting condition. So, the effect of steel ratio should be negligible in the case of the elastically supported circular ring sector plates. 3.However, the effect of steel ratio is much more considerable in the case of the fixed supported circular plates, especially, when steel ratio being not more than 1.0% and stiffness ratio being smaller. So, the effect of steel ratio should be considered in the analysis of reinforced concreate circular ring sector plates with fixed conditions. 4.The effect of open angle is greater in the case of without-supporting beam conditions. However, in the other case of with-supporting beam conditions, the effect is a little bit when open angle of not more than 300 and negligible when open angle of not more than 30$^{\circ}$.
본 논문은 면내휨을 받는 2변 탄성지지 2변 단순지지 보강장방형판에 대한 유한요소법을 이용하고, 비보강장방형판에 대해 고전적 해석법에 의해 좌굴해석한 것이다. 4변 단순지지, 2변 단순지지 및 2변 고정 장방형 판에 대해 기존해와 고전적 해석해 및 유한요소해을 비교하여 고전적 해석방법 및 유한요소법의 신뢰도를 입증하였다. 장방형 보강재의 뒤틀림 강성은 무시될 수 있으므로 탄성지지변의 보강재는 뒤틀림의 영향을 파악하기 위해 I형을 사용하였다. 탄성지지변을 갖는 장방형 판의 좌굴강도가 비틀림 강성 및 뒤틀림 강성에 따라 유한요소법 및 고전적 해석법에 의해 계산되고 비교되었다. 판의 지지변 사이에 보강재가 있는 경우 4변 단순지지, 2변 단순지지 및 2변 고정 보강장방형판에 대해 유한요소법에 의한 좌굴강도는 장방형판요소와 비틀림 및 뒤틀림을 고려한 보요소의 강성매트릭스를 조합하여 고유치 문제를 풀므로써 계산될 수 있다. 유한요소법에 의해 지지변 사이의 장방형 보강재 위치와 지지변 상의 I형 보강재의 비틀림(J) 및 뒤틀림 상수 (I/sub W/)에 따른 보강장방형판의 좌굴강도를 구하여 비교하고 효율적인 보강재의 위치를 결정하였다.
Practicing a hole or an orifice through a plate or a slab constitutes a very frequent engineering situation due to operational reasons imposed on the structural system. From a designer's viewpoint it is important to know the effect of this modification of the mechanical system upon its elastodynamic characteristics. The present study deals with the determination of the lower natural frequencies of the structural element described in the title of the paper using a variational approach and expressing the displacement amplitude of the plate in terms of the double Fourier series which constitutes the classical, exact solution when the structure is simply supported at its four edges.
일반적으로 보에 의해서 탄성 지지된 등방성 판은 슬래브교(Slab Bridge)나 거더교(Slab on Girder Bridge)와 같은 교량의 상부구조를 형성하게 된다. 그러나 이러한 탄성 지지된 등방성 판에 대한 해석은 주로 고정 지지된 경계 조건만을 이용하여 이루어 졌으며, 근래에 제시된 해석방법에서도 판 경계의 처짐 형상을 가정하거나 하중 위치를 고정한 상태에서 정해를 유도하므로 탄성지점인 보와 판의 상호관계를 정확하게 묘사하지 못하고 있다. 또한 유한 요소법을 이용한 해석은 정확한 결과를 얻을 수 있는 반면, 많은 해석시간을 요하는 문제점을 안고 있다. 따라서,. 본 연구에서는 조화해석법을 적용하여 보와 등방성 판의 매크로 요소(Macro Element)의 변위 함수를 구성하고, 이를 판의 탄성 지점에서의 평형방정식을 이용해 계산함으로써 단시간 내에 전체 시스템의 응답을 결정할 수 있는 해석법을 개발하고 이를 프로그램화하였다. 또한, 본 해석법의 타당성을 검증하기 위해서 다양한 하중 조건과 판의 형상비, 탄성 지점 조건 등을 가진 교량 바닥판에 대한 해석을 수행하였으며, 해석법의 단순성 과 해석시간의 단축으로 교량 바닥판과 거더에 대한 매개변수 분석 등에 사용될 수 있을 것이다.
본 연구는 탄성구속된 직교이방성판의 탄성좌굴거동에 대한 해석적인 연구결과이다. 이 연구에서 판의 하중이 재하되는 변은 단순지지되어있고 하중이 재하되지 않는 변은 탄성구속되어있다. 등분포 일축 압축력과 면내 전단력이 작용하는 경우에 대한 좌굴해석식을 에너지법을 사용하여 각각 유도하였으며 그 결과를 그래프로 나타내었다. 유도된 식의 검증을 위하여 등방성재료의 역학적성질을 좌굴해석식에 대입한 결과 기존의 발표된 등방성재료의 결과와 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
Using the elliptical cylindrical function, the added masses of thin rectangular plates vibrating elastically in an infinite ideal fluid are calculated. For the boundary conditions of the plates, two models are adopted. The plate which is simply-supported on two opposite edges while the other edges are clamped is one and the other is the plate which is simply-supported on two opposite edges while the other edges are free. Same examples are calculated numerically for the fundamental mode in each cases. And the effect of the boundary condition on the added mass are investigated by comparing these data with those of Kim's[4] which were calculated for the simply-supported plates by the same method. It is concluded that it is possible to predict the added mass of a rectangular plate, whose boundary condition is not treated in this report, by using the result of this investigation.
An exact solution procedure is formulated for the free vibration and buckling analysis of rectangular plates having two opposite edges simply supported when these edges are subjected to linearly varying normal stresses. The other two edges may be clamped, simply supported or free, or they may be elastically supported. The transverse displacement (w) is assumed as sinusoidal in the direction of loading (x), and a power series is assumed in the lateral (y) direction (i.e., the method of Frobenius). Applying the boundary conditions yields the eigenvalue problem of finding the roots of a fourth order characteristic determinant. Care must be exercised to obtain adequate convergence for accurate vibration frequencies and buckling loads, as is demonstrated by two convergence tables. Some interesting and useful results for vibration frequencies and buckling loads, and their mode shapes, are presented for a variety of edge conditions and in-plane loadings, especially pure in-plane moments.
In this article, an analytical-numerical approach is presented in order to determine the dynamic response of thin plates resting on multiple elastic point supports with time-varying stiffness. The proposed method is essentially based on transforming a familiar governing partial differential equation into a new solvable system of linear ordinary differential equations. When dealing with time-invariant stiffness, the solution of this system of equations leads to a symmetric matrix, whose eigenvalues determine the natural frequencies of the point-supported plate. Moreover, this method proves to be applicable for any plate configuration with any type of boundary condition. The results, where possible, are verified upon comparison with available values in the literature, and excellent agreement is achieved.
To contribute to the preventive measures against local vibrations of ship's deck panels, some investigations into the prediction method of the natural frequency of the vibration of stiffened plates were done. Firstly, an analytical method based on the orthotropic plate analogy and the Rayleigh method using eigenfunctions of the Euler beam was shown, and numerical results of a regularly stiffened plate were compared with experimental results. And then, the method was extended to stiffened plates having one or two irregular stiffeners to obtain an approximate formula showing the relation between the change of the natural frequency and the size of the irregular stiffeners. The latter case was investigated for the purpose of providing a convenient design manual applicable to cure of local resonant vibrations of ships' deck panels by additional reinforcement of one or two stiffeners. In the analytical development the boundary was assumed to be rigidly supported and elastically restrained against rotation. In the experiment, however, only an extreme case i.e. simply supported boundary was investigated. The results of the investigation show that there is a fairly good conformity between the analytical results and the experimental ones in the first case, and that the approximate formula for the second case is confirmed also to be reliable for the design purpose. Considering that actual boundary conditions of deck panels in ship structures lie mostly somewhere between the simple support and the fixed, the authors discussed problems of the joint efficiency at the boundary of deck panels from the viewpoint of the practical application of the formulae.
본 연구는 면내 선형분포하중이 작용하는 직교이방성판의 좌굴거동에 관한 것으로서, 하중이 재하된 두 변은 단순지지되어 있으며 하중이 재하되지 않은 두 변은 회전에 대해 탄성구속된 경계조건을 포함하여 다양한 경계조건을 갖는 직교이방성판의 좌굴해석식을 정밀해법을 사용하여 유도하였다. 좌굴해석 수행 결과를 사용하여 하중이 재하되지 않은 두 변이 특정 경계조건인 경우를 포함하여 회전에 대해 탄성구속된 판의 좌굴해석을 위한 근사식을 판의 형상비와 탄성구속 정도를 나타내는 계수 및 재료의 성질의 함수로 제시하였다. 제시된 근사식을 사용할 경우 재료의 성질과 판의 형상비 및 하중이 재하되지 않은 변의 탄성구속정도를 알면 단순계산으로 직교이방성판의 좌굴해석을 수행할 수 있도록 하였다. 여러 가지 직교이방성 재료에 대해 근사식에 의한 해석결과와 정밀해법에 의한 해석결과를 비교한 결과 1.5% 미만의 차를 나타냈었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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