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문제 정의
- 다음 보강판의 구조 치수 변화에 따른 좌굴 UF의 변화를 관찰하고자 한다. 좌굴강도가 부족하여 보강이 필요하거나 충분히 큰 안전 계수로 중량 절감을 하고자 할 때 보강판의 설계 변수 중 어느 변수를 변경하는 것이 가장 효과적인지 조사해볼 필요가 있다.
- 좌굴 강도에 영향을 미치는 모든 인자들에 대한 분석을 통해 좌굴강도가 부족하여 보강판에 대한 보강이 필요하거나, 반대로 강도가 충분하여 최적화가 필요할 때 보강판의 어떤 변수를 얼마나 변화시켜야하는지에 대한 예측을 가능케 하고자 한다. 또한 어떤 평가식을 적용하느냐에 따라 보강판 설계가 어떻게 달라지는가에 대한 검토도 함께 수행하고자 한다.
- 본 논문에서는 보-기둥요소법을 근간으로 하고 있는 DNVRP-C201에서 제시되는 좌굴평가식을 선택 비교한다(DNV, 2002). DNV-RP-C201에서는 보강재 사이의 판에 대한 좌굴 강도와, 보강재 사이 판의 국부 좌굴 후 판재 혹은 보강재의 항복에 의한 붕괴, 보강재의 비틀림에 의한 국부 좌굴 등을 포함하고 있다.
- 본 논문에서는 보강재 사이의 판(Unstiffened plate), 횡하중이 없는 보강판, 큰 횡하중이 작용하는 보강판 세 가지 경우에 대해 DNV-Ship-Rule, DNV-RP-C201, DNV-PULS을 적용하여 좌굴 강도 또는 극한 강도를 평가한다. 2축 면내 압축 응력에 대한 상관관계식(Interaction curve or capacity curve)과 실제 작용하는 2축 압축 응력에 대한 좌굴 Utilization factor(UF)의 등고선을 분석하고 그 특징을 비교한다.
- 본 논문의 목적은 선박 및 해양 구조물 설계에 있어 실제로 사용되는 좌굴 평가식 들의 비교와 분석을 통해 설계자로 하여금 보다 효과적으로 최적설계를 달성할 수 있도록 지원하는 것이다. 좌굴 강도에 영향을 미치는 모든 인자들에 대한 분석을 통해 좌굴강도가 부족하여 보강판에 대한 보강이 필요하거나, 반대로 강도가 충분하여 최적화가 필요할 때 보강판의 어떤 변수를 얼마나 변화시켜야하는지에 대한 예측을 가능케 하고자 한다.
- 본 장에서는 앞서 언급한 세 가지 좌굴·최종강도 평가식에 대해 2축 면내 압축력에 대한 상관관계곡선(Interaction curve, or capacity curve)을 비교하고자 한다. 먼저 계산에 사용될 보강판의 구조 치수는 Table 1과 같다.
- 본 절에서는 Fig. 9와 같이 표시된 158K 탱커선의 선저판에 대해 세 가지 좌굴 강도 평가식을 이용해 최적설계를 하였을 때 구조 치수의 차이를 분석하고자 한다. 보강판의 구조 치수 중 앞 절에서 분석한 대로 좌굴강도에 가장 지배적인 영향을 가진 판두께를 바꾸어가며 응력의 변화를 먼저 계산한다.
- 앞 절에서는 보강판의 구조 치수에 따라 응력은 변하지 않는다고 가정하고 단순히 좌굴 강도의 변화만을 관찰하였다. 본 절에서는 보강판의 구조 치수에 따라 응력이 어떻게 변하는지 관찰하고자 한다. Table 1의 변수 중 5개의 변수(판 두께, 보강재의 높이, 웹의 두께, 플랜지 폭, 플랜지 두께)에 대해 직교배열표(Orthogonal array) L27, 35(5개 변수, 각 3 수준, 총 27번의 실험)을 이용하여 수행하였다.
- 좌굴강도가 부족하여 보강이 필요하거나 충분히 큰 안전 계수로 중량 절감을 하고자 할 때 보강판의 설계 변수 중 어느 변수를 변경하는 것이 가장 효과적인지 조사해볼 필요가 있다. 이러한 목적으로 민감도 평가를 수행하였다. Table 1의 변수 중 7개의 변수(판넬의 폭, 판넬의 길이, 판 두께, 보강재의 높이, 웹의 두께, 플랜지 폭, 플랜지 두께)에 대해 직교 배열표(Orthogonal array) L27, 37(7개 변수, 각 3 수준, 총 27번의 실험)을 이용하여 수행하였다.
- 본 논문의 목적은 선박 및 해양 구조물 설계에 있어 실제로 사용되는 좌굴 평가식 들의 비교와 분석을 통해 설계자로 하여금 보다 효과적으로 최적설계를 달성할 수 있도록 지원하는 것이다. 좌굴 강도에 영향을 미치는 모든 인자들에 대한 분석을 통해 좌굴강도가 부족하여 보강판에 대한 보강이 필요하거나, 반대로 강도가 충분하여 최적화가 필요할 때 보강판의 어떤 변수를 얼마나 변화시켜야하는지에 대한 예측을 가능케 하고자 한다. 또한 어떤 평가식을 적용하느냐에 따라 보강판 설계가 어떻게 달라지는가에 대한 검토도 함께 수행하고자 한다.
가설 설정
- 다음은 보강판의 구조 치수 변화에 면내 응력에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 앞 절에서는 보강판의 구조 치수에 따라 응력은 변하지 않는다고 가정하고 단순히 좌굴 강도의 변화만을 관찰하였다. 본 절에서는 보강판의 구조 치수에 따라 응력이 어떻게 변하는지 관찰하고자 한다.
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