케이블교량의 비선형해석을 위한 탄성현수선 및 탄성포물선 케이블요소의 비교연구 = Comparison Study of Elastic Catenary and Elastic Parabolic Cable Elements for Nonlinear Analysis of Cable-Supported Bridges

국문 초록 (Abstract)

케이블구조의 기하학적 비선형해석을 위한 탄성포물선 케이블요소를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 요약한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 공칭장력식을 정의한다. 탄성포물선 케이블요소의 수치적인 정확성을 확인하기 위하여, 경사진 케이블을 한 개의 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소로 각각 모델링하여 매개변수 해석을 수행하고 비교, 분석한 결과를 제시한다. 제시된 탄성포물선요소는 충분한 정확도를 가지고 케이블지지 구조물의 초기치해석 및 기하비선형해석에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study introduces an elastic parabolic cable element for initial shaping analysis of cable-supported structures. First, an elastic catenary cable theory is shortly summarized by deriving the compatibility condition and the tangent stiffness matrices of the elastic catenary cable element. Next, the force-deformation relations and the tangent stiffness matrices of the elastic parabolic cable elements are derived and discussed under the assumption that sag configuration under self-weights is small. In addition the equivalent cable tension is defined in the chord-wise direction. Finally, to demonstrate the accuracy of the elastic parabolic cable element, nonlinear relationships of nominal cable tension-chord length and nominal cable tension-tangential stiffness for a single element are presented and compared with results using an elastic catenary cable theory as the slope is varied.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 요지
• 1. 서론
• 2. 탄성현수선 케이블요소
• 3. 탄성포물선 케이블요소
• 4. 수치해석 예
• 5. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 안상섭, "탄성현수선 케이블요소를 이용한 3차원 케이블망의 정적 및 동적 비선형해석" 서울대학교 1990

2 김제춘, "초기부재력을 이용한 사장교의 초기형상 및 캠버량 결정" 대한토목학회 19 (19): 377-386, 1999

3 김문영, "사장교의 초기형상해석을 위한 탄성포물선 케이블요소" 한국전산구조공학회 20 (20): 1-8, 2007

4 Irvine, H. Max, "Cable structures" The MIT Press 1981

5 Kim, K.-S, "Analysis of target configurations under dead loads for cable-supported bridges" 79 : 2681-2692, 2001

6 Jayaraman, H.B, "A curved element for the analysis of cable structures" 14 : 325-333, 1981

7 김문영, "3차원 케이블망의 초기평형상태 결 정 및 정적 비선형 유한요소해석" 한국전산구조공학회 11 (11): 179-190, 1998