Abstract
In this paper, the modified method of orthotropic rigidities for stiffened plates with open ribs is proposed to solve the problem of the inaccurate results of the orthotropic plate analysis according to the dimensions of stiffened plates. In analyzing various types of stiffened plates with open ribs using the isotropic and orthotropic plate element, orthotropic plates are found to gave smaller maximum displacements compared to isotropic plates in a range that is smaller than the special rigidity ratio and reversely. Therefore, obtaining a more accurate solution of the orthotropic plate analysis requires modifying the orthotropic rigidities of stiffened plates according to the rigidity ratio. This study presents two modified methods using the displacement function and the displacement ratio. The application of the two methods improves the accuracy of the results of the orthotropic plate analysis, although the modified method using the displacement ratio is better than the method using the displacement function in terms of serviceability and safety. The comparison with the experimental example shows that the proposed modified method improves accuracy. Therefore, the orthotropic plate analysis of stiffened plates with open ribs can achieve more accurate results using the proposed method in this study.
본 연구에서는 보강판을 직교이방성 판으로 해석하는 경우 보강판의 제원에 따라 정확도에 큰 차이를 보이는 단점을 해결하기 위하여, 개단면 리브를 갖는 보강판에 대하여 직교이방성 강성을 보정하는 방법을 제안하였다. 여러 가지 보강판에 대하여 등방성 및 직교이방성 판 요소로 모델링하여 해석하고 최대 처짐을 비교한 결과, 특정 강성비를 중심으로 이보다 강성비가 작아질수록 직교이방성 판이 더 작은 처짐을, 이보다 커질수록 더 큰 처짐을 나타내어 정확도의 향상을 위해서는 강성비에 따른 직교이방성 강성 수정이 이루어져야 함을 알 수 있었다. 거동 분석을 토대로, 직교이방성 판의 처짐식과 판만의 처짐과 관련한 처짐 비율을 이용하는 두 가지 강성 수정 방법을 제안하였으며, 두 경우 모두 오차율 및 오차율의 분포폭이 크게 감소하여 정확도가 크게 향상되지만, 처짐 비율의 방법이 처짐식을 이용한 방법보다 사용성 및 안정성 측면에서 더 적절한 것으로 나타났다. 또한, 개단면 리브를 갖는 보강판을 직교이방성 판으로 해석하는 경우, 본 연구에서 제안한 강성 수정 방법을 사용하여 보강판의 직교이방성 휨강성을 보정하게 되면, 상당한 정확성의 증가로 보강판에 대한 간편하고 타당한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.