탄성지반을 고려한 집중질량을 갖고 면내력이 작용하는 변단면 보강후판의 진동해석

소개

본 논문은 변단면후판의 집중질량을 갖는 정방형 후판의 진동 해석이다. 후판에는 면내력이 작용하며, 유한요소법을 이용하여 해석하였다.
해석을 위해 8절점 세렌티피티요소계를 적용하였으며 Winkler parameter 는 10,10 , 전단지반파라메터(the shear foundation parameter)는 5. 변단면율은 0.0, 0.25, 0.5 , 집중질량은 0.25, 0.5로 각각 변화를 주었다. 따라서 본 연구에서는 건축구조물의 지반진동과의 연계성을 파악하고 건축구조물의 지반진동(지진, 동적진동, 발전기등의 진동)에 의한 영향을 파악하고 건축구조물의 진동설계자료로 활용하는데 그 목적이 있다.

목차

1. 서론
2. 보강 후판의 유한요소해석
2-1. 변단면 후판의 두께함수
2-2. 변위함수
2-3 가상일의 원리
3. 검증 및 해석예제
3-1. 검증
3-2 유한요소법의 적용
4. 결 론

본문내용

1. 서론

건축물이 대규모화 다양화 됨에 따라 지하구조물의 형상도 다양해지고 있으며 지하구조물의 경제성과 역학적인 효율성을 높이기 위해 변단면으로 시공되기도 한다. 또한 최근 지진의 발생빈도가 점차 증가됨에 따라 지진동, 기계진동 등 외력에 의한 구조물의 진동에 의한 영향이 커지고 있으며, 이에 관한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 즉, 이러한 진동의 영향에 의해 지반-구조물간의 상호 작용에 영향을 미치는 인자에 대해 실질적인 고려가 더욱 필요하게 되었다.
1985년 Laura(4)등은 Rayleigh-Ritz법을 이용하여 비균질 지반에 지지된 판의 동적 해석을 행하였으며, 같은 해 Horenberg(5) 등은 Modal Cons- traint법을 이용하여 판의 동적 해석을 행하였다. 1993년 Low(6)등은 집중질량을 받는 판의 진동 특성에 대해 발표하였으며, Sheikh(14)는 압축과 휨이 조합된 하중을 받는 보강판을 해석하였고 1999년 Celik(9)에 의해서 지반파라메터를 고려한 판의 진동 해석법이 발표된 바 있다.
국내에서는 1996년 이용수(10)등에 의해 탄성지지된 보강판의 좌굴과 진동해석이 발표되었다. 또한 1999년 이용수(8)등은 탄성 스프링으로 지지된 보강판의 좌굴 및 진동 해석이, 2003년에는 Oh Soog-Kyong(11)에 의해 비균질 Pasternak 지반 위에 놓인 면내력을 받는 판의 자유진동해석(12)이 수행되었다. 2004년 이용수(13)등은 면내력을 받는 변단면 후판에 대한 연구결과를 발표하였다. 2007년 이병구(15)에 의해 Pasternak 지반에 기초의 휨과 자유진동해석에 대한 연구가 진행되어 발표되었으며, 이상의 연구동향을 살펴본 바에 의하면 변단면이면서 보강재를 갖는 탄성지반에 지지된 판이 면내력을 받는 경우에 대한 진동해석에 대해 기존 연구는 거의 찾아볼 수 없다.
지반과 접해 있는 바닥판은 경우에 따라 변단면 형태로 설치되거나 바닥판에 설치된 기계, 발전기 등에 의한 영향 즉, 집중질량에 의한 영향도 진동에 상당한 영향을 끼치게 된다. 탄성지반에 지지되고 변단면이면서 보강재를 갖는 판에 면내력이 가해진 경우 진동특성을 파악함으로서 지하 건축구조물의 설계에 도움을 주는 데 본 연구의 목적이 있다.

참고자료

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· 4. Oh, Soog Kyoung., 2003, " Free Vibration Analysis of Thick Plate Subjected to In-plane Force on Inhomogeneous Pasternak Foundation", Korean Society of Steeel Construction Vol. 15, No.3.
· 5. Yong-Soo Lee, Il-Jung Kim., 2005 “ Free vibration analysis of tapered opening thick plate”, Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Proceeding of KSNVE Annual Autumn Conference.
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· 7. I.A.Sheikh, A.E. Elwi and G.Y. Grondin, 2005, " Stiffened Steel plates under Combined Compression and Bending," Journal of Construction Steel Research Vol. 59.
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