초록 ▼

1996년 11월 부터 1997년 10월까지 수행된 1차년도 연구에서는 다음과 같은 내용을 중심으로 연구가 수행되었다. ( 본 연구의 1차년도 연차보고서를 참조 할 것 )
가) 기존 무주 대공간구조물의 자료수집 및 현장견학을 통한 시스템분석
나) 비선형 수치해석이론에 관한 논문자료수집 및 비교분석
다) 구조물의 좌굴을 판정하기 위한 특정부재의 선정법 및 좌굴판정기준의확립
라) 부재 접합부의 모델화 및 기초방정식의 정식화
마) 모드중첩법의 일반화좌표계에 의한 기본방정식의 정식화
바) 고유모드 선정법의

1996년 11월 부터 1997년 10월까지 수행된 1차년도 연구에서는 다음과 같은 내용을 중심으로 연구가 수행되었다. ( 본 연구의 1차년도 연차보고서를 참조 할 것 )
가) 기존 무주 대공간구조물의 자료수집 및 현장견학을 통한 시스템분석
나) 비선형 수치해석이론에 관한 논문자료수집 및 비교분석
다) 구조물의 좌굴을 판정하기 위한 특정부재의 선정법 및 좌굴판정기준의확립
라) 부재 접합부의 모델화 및 기초방정식의 정식화
마) 모드중첩법의 일반화좌표계에 의한 기본방정식의 정식화
바) 고유모드 선정법의 확립
사) 장력안정트러스의 단위구조 시스템의 기초방정식의 정식화
아) 구조물의 형태해석에 관한 논문자료수집 및 비교분석
자) Bott - Duffin 역행렬에 의한 응력·변형해석
차) 형태제어구조의 변형제어이론에 관한 논문자료수집
1997년 11 월부터 1998년 10월까지 의 2차년도 연구에서는 다음과 같은 내용을 중심으로 연구가 수행되었다.
가) FEM에 의한 무주 대공간 구조물의 정적 및 동적 해석기법의 확립
나) 비선형수치해석법에 기초한 비선형 좌굴해석 프로그램 개발
다) 동적하중 즉, 지진하중을 받는 단층래티스돔의 동적해석기법 확립 및 동적해석 프로그램의 개발
라) 단위부재모델화 및 항복조건식의 설정에 따른 단층래티스 돔의 탄소성 좌굴해석 및 탄소성 좌굴하중의 산정을 위한 정식화
마) 대공칸 구조물의 탄소성해석 프로그램의 개발
바) 대공간 구조물의 형상결정을 위한 이론의 정립
사) 형상결정 알고리즘의 개발 및 프로그램의 개발
아) 구조물의 해의 존재조건에 따르는 형태해석법의 정립
자) 정사영역행렬과 일반역행렬을 이용한 최적형상을 결정기법의 개발 및 프로그램의 개발
차) 케이블과 강체구조에 의한 장력안정복합구조의 형태해석 프로그램 개발
카) 위에서 개발된 해석이론 및 프로그램을 실제 프로젝트에 적용하여 실용성 및 유효성을 검증한다.

Abstract ▼

The summation of the contents we studied for the Ist-year (from Nov. 1996 to Oct. 1997 )is the following (Ref. the 1st year report)
o The structural system analysis through data collection and field observation
about the existing spatial structures.
o The paper collection on the nonlinear n

The summation of the contents we studied for the Ist-year (from Nov. 1996 to Oct. 1997 )is the following (Ref. the 1st year report)
o The structural system analysis through data collection and field observation
about the existing spatial structures.
o The paper collection on the nonlinear numerical analysis and analysis.
o We needed to choose the special member to judge if the structure buckle or not so, we studied various method in doing them and established the standard of it.
o The modelling of member joint and the formulation of governing equation.
o The formulation of governing equation by the generalized coordinates of mode superposition method.
o The establishment of the selection method for necessary natural modes.
o The formulation of governing equation of unit structural system of tension integrity truss.
o The paper collection on the shape analysis of the structures and its analysis.
o The stress-strain analysis by Bott-Duffin inverse matrix.
o The paper collection on the deformation control theory of shape control system.
The summation of the contents we studied for the 2st-year (from Nov. 1997 to Oct. 1998 )is the following.
o The establishment of static, dynamic analysis method of non-column spatial structure by FEM.
o The development of non-linear buckling analysis program on the basis of non-linear numerical analysis.
o The development of dynamic analysis program and the establishment
dynamic analysis method of single-layer latticed dome by step-load.
o The formulation to calculate elasto-plastic buckling load and elasto-plastic buckling analysis of single-layer latticed dome by unit member modeling and yielding condition.
o The development of the elasto-plastic analysis program of spatial structure.
o The summation of the theory for shape formation of spatial structure.
o The development of the program and shape formation algorithm.
o The development of shape analysis method by solution condition of
spatial structure.
o The development of the program and the technique to decide optimized shape by using of orthographic inverse matrix and general
inverse matrix.
o The development of shape analysis program for tension integrity structure by cable and rigid structure.
o The verification for the utility and the validity of developed analysis theory and program by appling them to real examples.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...8
• 제목차례 ...11
• CONTENTS ...16
• 표차례 ...21
• 그림차례 ...23
• 제1장 서 론 ...32
• 1.1 개요 ...32
• 1.2 본 연구의 목적과 범위 ...33
• 1.3 연구의 기대효과 ...34
• 1.3.1 기술적 측면 ...35
• 1.3.2 경제.산업적 측면 ...37
• 1.3.3 사회.문화적 측면 ...37
• 1.4 본 연구의 구성과 내용 ...38
• 제2장 국내의 기술개발 현황 ...39
• 2.1 지금까지의 연구개발 실적 ...39
• 2.2 현 기술상태의 취약성 ...39
• 2.3 앞으로의 전망 ...40
• 2.4 기술 도입에서의 문제 ...40
• 제3장 구조물의 지진동적 해석 ...41
• 3.1 서 론 ...41
• 3.1.1 연구의 배경 ...41
• 3.1.2 기존의 연구 ...42
• 3.1.3 연구의 목적 및 방법 ...43
• 3.2 단층 래티스 돔의 운동방정식 ...45
• 3.2.1 단위 부재의 강성매트릭스와 질량매트릭스 ...45
• 3.2.2 전체좌표계에서의 강성매트릭스와 질량매트릭스 ...48
• 3.2.3 단층 래티스 돔의 수치해석 : 비선형 해석법 ...50
• 3.3 단층 래티스 돔의 지진응답거동 ...52
• 3.3.1 단층 래티스 돔의 수치 해석 ...52
• 3.3.1.1 해석 모델 ...52
• 3.3.1.2 선형 고유치 해석 결과 ...54
• 3.3.2. 단층 래티스 돔의 지진응답 해석 ...60
• 3.3.2.1 단층 래티스 돔의 지진 응답거동 ...60
• 3.3.2.2 지진응답 해석 결과 ...63
• 3.4 결 론 ...73
• 제4장 단층 래티스 돔의 탄소성 해석 ...75
• 4.1 서 론 ...75
• 4.1.1 개 요 ...75
• 4.1.2 본연구의 목적과 위치 ...75
• 4.2 반강접합을 고려한 단일부재의 정식화 ...77
• 4.2.1 단일부재모델 ...77
• 4.2.2 탄소성스프링의 역학특성 ...77
• 4.2.2.1 탄성스프링 ...78
• 4.2.2.2 소성스프링 ...78
• 4.2.2.3 탄소성스프링의 강성매트릭스 ...80
• 4.2.3 탄성부재의 역학특성 ...81
• 4.2.3.1 탄성부재의 강성매트릭스 ...81
• 4.2.3.2 변위의 증분형식에 의한 강성매트릭스 표현 ...84
• 4.2.3.3 단일 부재의 정식화 ...86
• 4.2.3.4 변위의 증분형식에 의한 단일부재의 정식화 ...88
• 4.2.4 수치해석 기법 ...93
• 4.2.4.1 좌굴처짐각법에 의한 고유치해석 ...93
• 4.2.4.2 탄소성좌굴해석 ...94
• 4.3. 해석모델 및 해석방법 ...97
• 4.3.1 해석모델 ...97
• 4.3.2 해석방법 ...98
• 4.4. 해석결과 및 고찰 ...99
• 4.4.1 특정부재의 선정 ...99
• 4.4.2 정규화세장비 ...100
• 4.4.3 해석결과 ...100
• 4.4.4 좌굴하중의 산정 ...103
• 4.5 결 론 ...104
• 제5장 대공간구조물의 형상결정방법에 관한 이론 및 응용 ...105
• 5.1 서 론 ...105
• 5.2 제 1형상결정원리 ...106
• 5.2.1 부재연결방식에 따른 형상결정 ...106
• 5.2.2 제1 형상결정원리에 의한 구조물형상결정의 예 ...107
• 5.3 제2 형상결정 기본원리 ...109
• 5.3.1 절점이동에 의한 형상결정 ...109
• 5.3.2 제2 형상결정 기본원리에 의한 형상결정의 예 ...110
• 5.4 형상조합에 의한 형상결정 ...113
• 5.5 복층돔의 형상결정 ...117
• 5.6 케이블 돔의 형상결정 ...122
• 5.7 Tensegrity ...126
• 제6장 형태해석 ...129
• 6.1 형태해석의 정의와 분류 ...129
• 6.2 해외 존재조건에 의한 형태해석법 ...130
• 6.3 제약조건과 형태해석 ...138
• 6.3.1 기초방정식 ...138
• 6.3.2 제약조건 Ad=g에 있어서 g=0의 경우 ...141
• 6.3.3 제약조건 Ad=g에 있어서 g≠0의 경우 ...143
• 6.3.4 정사영행렬과 Bott - Duffin역행렬 ...147
• 6.4 형태해석의 예 ...154
• 6.4.1 해석모델 ...154
• 6.4.2 호몰로지변형을 고려한 해석결과 ...154
• 6.4.3 변위제약을 고려한 경우 ...159
• 6.4.4 하중비를 달리한 경우 ...160
• 6.4.5 Y축과 X축을 동시에 변수로 고려한 경우 ...161
• 6.5 결 론 ...163
• 제7장 장력 안정 구조 시스템의 형상해석 ...164
• 7.1 서 론 ...164
• 7.1.1 연구의 목적 ...164
• 7.1.2 연구의 범위 및 방법 ...165
• 7.2 기초방정식의 정식화 ...167
• 7.2.1 기하학적 비선형서을 고려한 변형도-변위 관계식 ...167
• 7.2.2 응력도-변형도 관계식 ...170
• 7.2.3 가상일의 원리 ...171
• 7.2.4 좌표변환매트릭스와 전체강성매트릭스 ...172
• 7.2.5 형상해석의 최적화조건 ...174
• 7.3 케이블돔형 장력복합구조의 해석 ...177
• 7.3.1 케이블돔 구조의 해석예1 ...177
• 7.3.1.1 해석모델 ...177
• 7.3.1.2 해석모델 예제1의 해석결과 및 고찰 ...181
• 7.3.2 케이블돔 구조의 해석예2 ...195
• 7.3.2.1 해서모델 ...195
• 7.3.2.2 해석결과 및 고찰 ...199
• 제8장 대공간 구조물의 시스템 분석 및 실례 ...205
• 8.1 대공간 구조물의 지붕구조 시스템 분류 ...205
• 8.1.1 새들 지붕(saddle roof) ...205
• 8.1.2 공기지지 지붕(air-supported roof) ...206
• 8.1.3 강체 돔(rigid dome) ...206
• 8.1.4 케이블 돔 ...207
• 8.1.5 공기팽창 지붕 시스템(air-inflated roof system) ...208
• 8.1.6 부분 개방 시스템 : 개폐식 덮개, 셔터 시스템(partially openable system) ...208
• 8.1.7 완전 개폐식 지붕 : 멀티유니트 시스템(fully retractable roof) ...208
• 8.1.8 리프트돔 개폐 지붕(lift dome openable roof) ...209
• 8.1.9 단위구조 이동식 지붕(single-unit translating (roll-off) roof) ...209
• 8.2 돔구조 ...210
• 8.2.1 개 요 ...210
• 8.2.2 개폐지붕을 가진 돔 ...211
• 8.2.3 경량구조 돔시스템 ...211
• 8.3 개폐식 지붕구조의 형식 구분 ...212
• 8.3.1 일반사항 ...212
• 8.3.2 개폐방식에 따른 구분 ...213
• 8.3.3 구조형식에 따른 분류 ...213
• 8.3.4 마감재료에 따른 분류 ...214
• 1. 개폐식 돔 ...223
• 1) SKY 돔 ...223
• 2) 후쿠오카 돔 ...224
• 3) BALL 돔 ...225
• 4) Ocean 돔 ...226
• 5) 아리아 자라고자 ...227
• 6) 오이타 돔 ...229
• 7) 고마쓰 돔 ...230
• 2. 공기막 구조 ...231
• 1) 도쿄 돔 ...231
• 2) 쿠마모토 돔 ...232
• 3. 케이블 트러스 복합구조 ...233
• 1) Suncoast 돔 ...233
• 4. 골조구조 ...234
• 1) 오사카 돔 ...234
• 2) 나고야 돔 ...236
• 3) 오다테쥬카이 돔 ...237
• 4) 오사카중앙체육관 ...238
• 5) 나미하야 돔 ...239
• 6) 야마비코 돔 ...240
• 7) 이즈모 돔 ...241
• 8) 아끼따스카이 돔 ...242
• 9) 센다이 돔 ...243
• 10) 타코마 돔 ...244
• 11) 하쿠류 돔 ...245
• 12) Nagai Athletic Ground ...246
• 13)삿포로 돔 ...247
• 5. 케이블 막 구조 ...248
• 1) Stuttgatr Gottlieb-Daimler Stadium ...248
• 2) 덴버 국제 공항 ...249
• 3) 샌디에이고 컨벤션 센터 ...250
• 제9장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 ...251
• 9.1 연구개발목표의 달성도 ...251
• 9.2 대외적 영향 ...256
• 9.2.1 1차년도의 연구 수행 결과(본 연구의 1차년도 연차보고서 참조) ...257
• 9.2.2 2차년도의 연구 수행 결과 ...261
• 9.2.3 향후의 연구방향 ...264
• 제10장 연구갤발결과의 활용계획 ...265
• 제11장 참고문헌 ...266
• 11.1 구조물의 지진동적 해석 ...266
• 11.2 단층래티스 돔의 탄소성 해석 ...267
• 11.3 형태해석 ...268
• 11.4 장력 안정 구조 시스템의 형상해석 ...269
• # 부록 ...276