Geometrically Non linear Analysis of Space Frames Including Shear Deformation Effects

전단변형(剪斷變形)을 고려(考慮)한 공간(空間) 뼈대구조(構造)의 기하학적(幾何學的)인 비선형(非線形) 해석(解析)

In order to present the geometrically nonlinear F.E. formulation of space frames, two beam/column elements including the effects of transverse shear deformation and bending stretching coupling are developed. In the case of the first element (Finite segment method), the tangent stiffness matrices are derived by directly integrating the equilibrium equations, whereas in the case of the second element (Finite element method) elastic and geometric stiffness matrices are calculated by using the hermitian polynomials including shear deformation effect as the shape function. Both elements possess the usual twelve degrees of freedom. Also, the bowing function including shear deformation effects is obtained in order to account for the effect of shortening of member chord length due to the bending and torsional behavior. Numerical results are presented for the selected test problems which demonstrate that both elements represent reliable and highly accurate tools.

전단변형(剪斷變形) 효과(效果)가 고려되는 공간(空間)뼈대 구조(構造)의 기하학적(幾何學的)인 비선형(非線形) 해석(解析)을 수행하기 위한 두 가지 방법 즉, 유한분절법(有限分節法)과 유한요소법(有限要素法)을 제시한다. 유한분절법(有限分節法)의 경우에는 평형방정식(平衡方程式)을 직접(直接) 적분(積分)하므로써 휨과 비틂거동(擧動)에 대한 엄밀(嚴密)한 접선강도(接線剛度) 매트릭스가 유도되는 반면에 유한요소법(有限要素法)의 경우에는 전단변형(剪斷變形)을 고려하는 Hermitian 다항식(多項式)을 형상함수(形狀函數)로 사용하므로써 탄성(彈性) 및 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스가 산정된다. 또한 축방향력(軸方向力)이 영(零)인 경우에 휨 및 비틂거동으로 인한 부재양단의 길이변화를 보정하는 Bowing 함수와 불평형하중의 산정방법을 제시한다. 선택된 예제(例題)들을 해석(解析)한 결과들과 다른 문헌(文獻)의 결과들을 비교, 검토하므로써 본(本) 논문(論文)에서 제시된 이론(理論)의 정당성(正當性)을 입증(立證)한다.