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대한건축학회|대한건축학회논문집 구조계 1998년 5월

논문명 공기막구조물의 형상탐색해석에 관한 연구 / A Study on the Shape-Finding Analysis of Pneumatic Structures
저자명 서삼열식별저자 ; 이장복 ; 권택진
발행사 대한건축학회
수록사항 대한건축학회논문집 구조계, v.14 n.5 (1998-05)
페이지 시작페이지(285) 총페이지(8)
ISSN 12269107
주제분류 구조
요약1 본 연구에서는 공기막구조물의 초기설계에서 반드시 수행해야 하는 형상탐색해석과정을 비 선형 유한요소법을 이용하여 정식화하였다. 공기막구조물의 대변위, 대회전의 특성을 고려한 비선형 막이론을 이용하여 기초방정식을 유도하였다. 여기에서는 공기막구조의 안정성을 위하여 도입하는 내압의 크기와 경계형상을 기지의 함수로 하고 이 내압과 평형을 이루는 형상을 목적함수로 하여 이에 대한 평형식을 정식화하였다. 제안된 방법의 타당성을 검토하기 위해서 정밀해를 얻을 수 있는 사각형 경계면에서의 공기 막구조에 해석을 수행하였다. 해석결과는 수정하중증분법에 의한 결과는 비선형 편미분방정 식에 의한 결과와 매우 잘 일치하였으며 수렴성 또한, 매우 뛰어난 것으로 나타났다. 하중증분법에 의한 결과는 정밀해와의 약 10%정도의 오차를 나타내고 있으나, 초기설계와 형상해 석의 특성상 이 또한, 구조물의 개략적인 판단을 위한 결과로는 만족하다고 할 수 있다. 이 두가지 방법에 의한 해석과정은 매우 간단하기 때문에 많은 하중증분에 의한 반복계산도 컴퓨터 계산시간이 크게 증가하지 않을 뿐 아니라, 마지막 하중증분에서의 불평형력을 소거하지 않기 때문에 수렴이 항상 보장되는 장점이 있다. 또한, 2변지지 2변 자유인 원통형 공기막구조물의 형태와 원형평면의 구형공기막구조물에 대한 형상해석도 수행하여 만족할 만 한 결과를 얻었다.
요약2 Described in this paper is a method for obtaining the pneumatic structure shape under uniform tension in all directions. Assuming that the forces of a triangular membrane element can be expressed in terms of generalized plane stresses, nonlinear effect of deformation is considered in the formulation of geometrical stiffness matrix. The proposed prosedure here used to modified load incremental method. In this method, the current force residuals between the forces from approximate equation of equilibrium and the exact equilibrium equation are add to the next increment. The proposed algorithm is applied to the case of structure bounded by square frame(10mx10m) and loaded by internal pressure. This model can be obtained the exact solutions of the nonlinear partial differential equation. The result show a close agreement with exact solution. And also this method applied to cylindrical pneumatic structures, which have two long fixed edges and two short free edges, and inflated round pneumatic membrane and the convergence is satisfactory.
소장처 대한건축학회
언어 한국어
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