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대한건축학회|대한건축학회논문집 구조계 2004년 3월

논문명 이동된 요소를 갖는 케이블-막 구조물 해석을 위한 ALE 유한요소 알고리즘 개발 / Development of ALE Finite Element Algorithm for Cable-Membrane Structures with Slipped Element
저자명 송평훈 ; 김재열 ; 이진호 ; 송호산
발행사 대한건축학회
수록사항 대한건축학회논문집 구조계, v.20 n.3 (2004-03)
페이지 시작페이지(39) 총페이지(9)
ISSN 12269107
주제분류 구조
주제어 ALE 유한요소 ; 케이블구조 ; 요소이동 ; Arbitrary Lagrangian Eulerian Finite Element ; Cable Structures ; Element Slip
요약1 막 구조물에 있어서 정확한 해석 및 설계 결과를 적용한 구조물일지라도 비대칭하중, 외부의 충격, 시공 오차 혹은 바람과 같은 여러 가지 자연현상에 의해 위상이 변하게 되는 상황을 고려하지 않을 수 없다. 즉, 막 및 케이블 사이에 어느 정도의 slip(요소이동)이 발생할 수 있다.??이러한 요소이동에 의해 초기 설계시 주어졌던 막과 케이블의 접촉점은 변하게 될 것이며, 이로 인해 막 및 케이블 요소의 기하 및 재료상태가 바뀌어 질 수 있다. 그러나 현재는 이러한 미끄러짐을 전혀 고려하지 않고 초기에 주어진 좌표만을 사용하고 있는 실정이다. 그러므로 케이블 보강 막 구조물에서 케이블 및 막 요소가 시공후 혹은 시공중의 물리적인 요인에 의하여 초기의 위치로부터 어느 정도 이탈이 생겼을 때의 기하 및 재료상태를 고려하여 재해석하는 기법을 개발하여 실무에 적용할 필요가 있다. 본 연구의 주 목적은, 상기에서 설명한 여러 가지 요인에 의해 요소이동이 발생할 때, 당초 해석시 가정되었던 좌표나 응력상태의 변화에 대해 막과 케이블 사이에는 어떠한 방향으로 어느 정도의 slip이 발생하게 될까? slip이 발생한 후의 응력상태는 어떻게 어느 정도 변하게 될까? 어떤 구조일 때 slip이 가장 일어나지 않을까? 등을 규명하는 것이다. 위의 목적을 달성하기 위해서 먼저 케이블 보강 막구조물의 요소이동 문제를 해석하기 위한 이론적 배경인 ALE 유한요소법의 개념을 간단히 소개하였다. 다음은 ALE 개념을 도입하여 케이블-膜구조물에서의 요소이동을 고려한 강성매트릭스를 작성하며, 이 강성매트릭스를 가지고 기존의 기하학적 비선형 해석법을 이용하여 해석 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램의 타당성을 검증하기 위해 다양한 예제 해석이 수행되었다.??본 연구에서는 우선 제안된 방법의 타당성을 확인하기 위해 2차원 단일 케이블 및 단일 막으로 이루어진 간단한 예제들을 해석하여 비교/분석 하였다.
요약2 The purpose of this study is development of a finite element algorithm to find out the stressed condition, slipped direction and slipped dimension when some elements of cable-membrane structures are slipped from it's initially designed coordinates by external loads as wind or non uniform load and so on. In order to search the slipped behaviors of cable-membrane structures, a Arbitrarily-Lagrangian-Eulerian(ALE) finite element formulation is introduced. In these procedures, a stiffness matrix related with ALE concept is formulated and a FE analysis program for cable-membrane structures with slipped elements is developed. Various examples for cable and membrane structures are presented to verify the program's validation. The results are shown good agreement with that of existed one.
소장처 대한건축학회
언어 한국어