Abstract
This paper presents a new, effective torsional constant for thin-waled open beams under concentrated and uniformly distributed torques. The proposed constant can be used directly, instead of the St. Venant torsional constant, for any generic comemrcial finite-element program, without modifying the algorithm. The derived torsional constant accounts for both the pure torsion and the warping torsion, and is equal to the St. Venant torsion constant times a correction factor. It is also shown, in the case of the St. Venant torsion, that the derived constant is identical to the torsional constant. The derived effective torsional constant is different from the one given by Elhelbawey et al. The pure torsional shear stress, the warping shear stress, and the warping normal stress were also determine d, using the maximum twisting angle. The accuracy of the proposed torsional constant was validated by comparing the numerical results with the closed-form solutions or other numerical results available in the literature.
본 논문에서는 집중 비틂모멘트와 등분포 비틂모멘트가 작용하는 박벽개보의 뒴구속에 대한 영향을 고려할 수 있는 새로운 유효비틀림계수를 제시한다. 상용 유한요소 프로그램의 알고리즘을 바꾸지 않고 순수 비틀림계수 대신에 제안된 비틀림계수를 직접 사용할 수 있다. 유도된 비틀림계수는 순수 비틀림과 뒴 비틀림에 의한 영향을 고려하며 순수 비틀림계수에 보정계수를 곱하여 산정한다. 순수 비틀림의 경우 유도된 계수는 순수 비틀림계수와 일치하게 나타났다. 순수 비틀림을 이용하여 본 연구에서 유도한 유효 비틀림계수는 Elhelbawey 등이 제안한 비틀림계수와 차이를 보여주고 있다. 또한, 유효 비틀림계수를 사용하여 구한 최대비틀림각을 이용하여 부재 내 에 발생하는 전단응력과 다른 연구자의 결과들과 비교, 검토한다.