전단지연현상 등록
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전단지연현상
실질적인 단면치수, 단면특성, 지지조건, 하중분포를 갖는 상자형교의 길이를 따라 응력과 휨 유효폭의 변화를 예측하기 위해 사용될 설계 법칙을 분석한 리포트입니다. 전단지연현상
유효폭의 문제는 그 기원이 선박을 건조할 때부터 비롯되었다. 1877년 선박 설계자인 William John은 악천후에 두동강이 난 선박의 강도를 조사하였는데 처짐모멘트로 발생된 高應力의 결과로 인하여 비롯된 것이라고 판단을 내렸다. William John은 배의 deck과 Top sides의 판이 압축하중에 완전히 유효하게 견디지 못함을 알게되었다. 그래서 그는 배의 단면계수를 계산하는데 있어서 이 사실을 고려하여 선박의 Top sides판의 두께식을 유도하였다. 이와 같은 언급이 최초의 유효폭 개념을 알리게 되었다. 1911년 독일 선박설계자인 Pietzker는 William John의 플랜지 유효폭의 개념을 다시 소개하였다. Pietzker는 단지 폭을 판 두께의 40배∼50배만 보강된 부재가 강도를 발휘하는데 기여한다는 것을 제시하였다. 그의 이러한 제시는 유효폭에 대한 좀더 진보적인 이론이 제시되게끔 자극을 하였다. 1921년에 Bortsch는 유효폭의 근사해석방법을 최초로 교량공학의 문제에 적용시켰다.
1924년 Von Karman은 문제를 평면응력 상태를 2차원으로 보고 응력함수를 이용하여 이론적으로 문제를 해결하기 위한 일반적인 방법을 제시하였다. 그의 논문에서 Von Karman은 최초로 유효폭이라는 용어를 소개하였다. Von Karman의 정의에 의하면 유효폭은 보강재를 부재에서 동일한 응력을 전달하게 하는 플랜지을 폭이라 했다. 이 이론은 1929년 Metzer의 연구로 발전을 했는데 그는 Von Karman의 이론을 보완했으며 동일 간격으로 지지점위에 무한히 펼친 연속보와 단순보의 유효폭을 조사했다. Metzer는 유효폭의 정의를 ` 가정된 플랜지 폭에 취해진 휨 모멘트는 실제 응력분포를 가진 플랜지 폭에 취한 모멘트와 같다` 라고 정의 했다.
Von Karman이 유효폭의 문제를 다룰때는 판의 휨의 강성을 무시하고 다루었는데 1936년에 Reissener는 현실적으로 판의 휨강성을 고려할 필요가 있다고 주장하여 휨강성을 고려한 유효폭을 산출하였다. 이 유효폭값은 Von Karman에 의한 값보다 다소 감소됨을 보여준다.
같은 해에 Chwalla는 Equivalent Beam의 개념을 도입하여 유효폭의 이론을 발전시켰다. 1946년에 E.Reissener는 ` The principle of minimum potential energy method`를 제시하였다. 1948년에 Odgvist는 평판의 유효폭 계산에 휨 강성을 고려한 방법을 제안하였다. 1956년에 Kuhn p.는 ` Stiffener-Sheet Theory`를 제안 하였다. 1960년에 일본의 Fukuda는 여러가지 지지조건, 하중별로 보강된 평판의 유효폭을 결정하는 방법을 소개하였다. 1962년에 Kondo와 Nakai는 플랜지 유효폭을 결정하는 근사해법을 제안했는데 탄성론적인 방법이었다.
1969년 Abdel-Sayed는 최초로 보강된 강상판형교의 상판을 이방성 판으로 보고 해석하여 유효폭을 구하는 방법을 제안하였다.
1970년 Malcom과 Redwood는 이방법을 더욱 발전 시켰다. 같은해에 Kristek은 `Folded Plate Theory`를 이용한 방법을 제안하였다. 그리고 1975년에 Moffatt과 Dowling은 유한요소법을 이용하여 상자형의 전단지연 영향을 고려한 유효폭의 값을 구하였다.
1978년에 Schmidt와 Born은 고전적이 탄성론을 기초로 한 실험적인 값을 산출하였다. 1980년에 Evans 와 Taherian은 Kuhn의 이론을 기초로 한 Simulation방법이 3-bar방법을 제시하였다. 그외 Girkman은 단순지지된 폭이 넓은 T형의 경우에 대해서 몇 가지 하중형태에 따른 유효폭의 변화를 구하였다.
판형과 상자형의 차이점
상자형의 분석에 앞서 판형과는 어떻게 다른지에 대해서 알아보면 개단면 판형의 거동과 설계법은 다음과 같은 차이점 때문에 상자형 단면의 설계시에는 그대로 사용할 수 없다.
(1)판형의 압축플랜지와 달리 상자형의 플랜지는 격자형(orthogonal grid) 보강재로 보강된
width-thin plate section으로 구성된다. 따라서 전단지연(shear lag)과 면외좌굴 (out-of-plane buckling)을 고려해야 한다.
(2)플랜지 거동의 차이 때문에 웹의 거동에도 차이가 생긴다. 왜냐하면 평판형의 플랜지에 의해 구속된 웹보다 상자형의 플랜지에 의해 구속된 웹의 면내 수직방향과 접선방향의 변위에 대한 단구속이 더 작기 때문에 평판형의 웹 해석에 사용되는 `tention field theory`는 상자형 웹해석의 사용상 문제점이 있다.
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=16157770&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 5 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 전단지연현상
파일이름 : 전단지연현상.hwp
키워드 : 전단지연현상
자료No(pk) : 16157770
전단지연현상
실질적인 단면치수, 단면특성, 지지조건, 하중분포를 갖는 상자형교의 길이를 따라 응력과 휨 유효폭의 변화를 예측하기 위해 사용될 설계 법칙을 분석한 리포트입니다. 전단지연현상
유효폭의 문제는 그 기원이 선박을 건조할 때부터 비롯되었다. 1877년 선박 설계자인 William John은 악천후에 두동강이 난 선박의 강도를 조사하였는데 처짐모멘트로 발생된 高應力의 결과로 인하여 비롯된 것이라고 판단을 내렸다. William John은 배의 deck과 Top sides의 판이 압축하중에 완전히 유효하게 견디지 못함을 알게되었다. 그래서 그는 배의 단면계수를 계산하는데 있어서 이 사실을 고려하여 선박의 Top sides판의 두께식을 유도하였다. 이와 같은 언급이 최초의 유효폭 개념을 알리게 되었다. 1911년 독일 선박설계자인 Pietzker는 William John의 플랜지 유효폭의 개념을 다시 소개하였다. Pietzker는 단지 폭을 판 두께의 40배∼50배만 보강된 부재가 강도를 발휘하는데 기여한다는 것을 제시하였다. 그의 이러한 제시는 유효폭에 대한 좀더 진보적인 이론이 제시되게끔 자극을 하였다. 1921년에 Bortsch는 유효폭의 근사해석방법을 최초로 교량공학의 문제에 적용시켰다.
1924년 Von Karman은 문제를 평면응력 상태를 2차원으로 보고 응력함수를 이용하여 이론적으로 문제를 해결하기 위한 일반적인 방법을 제시하였다. 그의 논문에서 Von Karman은 최초로 유효폭이라는 용어를 소개하였다. Von Karman의 정의에 의하면 유효폭은 보강재를 부재에서 동일한 응력을 전달하게 하는 플랜지을 폭이라 했다. 이 이론은 1929년 Metzer의 연구로 발전을 했는데 그는 Von Karman의 이론을 보완했으며 동일 간격으로 지지점위에 무한히 펼친 연속보와 단순보의 유효폭을 조사했다. Metzer는 유효폭의 정의를 ` 가정된 플랜지 폭에 취해진 휨 모멘트는 실제 응력분포를 가진 플랜지 폭에 취한 모멘트와 같다` 라고 정의 했다.
Von Karman이 유효폭의 문제를 다룰때는 판의 휨의 강성을 무시하고 다루었는데 1936년에 Reissener는 현실적으로 판의 휨강성을 고려할 필요가 있다고 주장하여 휨강성을 고려한 유효폭을 산출하였다. 이 유효폭값은 Von Karman에 의한 값보다 다소 감소됨을 보여준다.
같은 해에 Chwalla는 Equivalent Beam의 개념을 도입하여 유효폭의 이론을 발전시켰다. 1946년에 E.Reissener는 ` The principle of minimum potential energy method`를 제시하였다. 1948년에 Odgvist는 평판의 유효폭 계산에 휨 강성을 고려한 방법을 제안하였다. 1956년에 Kuhn p.는 ` Stiffener-Sheet Theory`를 제안 하였다. 1960년에 일본의 Fukuda는 여러가지 지지조건, 하중별로 보강된 평판의 유효폭을 결정하는 방법을 소개하였다. 1962년에 Kondo와 Nakai는 플랜지 유효폭을 결정하는 근사해법을 제안했는데 탄성론적인 방법이었다.
1969년 Abdel-Sayed는 최초로 보강된 강상판형교의 상판을 이방성 판으로 보고 해석하여 유효폭을 구하는 방법을 제안하였다.
1970년 Malcom과 Redwood는 이방법을 더욱 발전 시켰다. 같은해에 Kristek은 `Folded Plate Theory`를 이용한 방법을 제안하였다. 그리고 1975년에 Moffatt과 Dowling은 유한요소법을 이용하여 상자형의 전단지연 영향을 고려한 유효폭의 값을 구하였다.
1978년에 Schmidt와 Born은 고전적이 탄성론을 기초로 한 실험적인 값을 산출하였다. 1980년에 Evans 와 Taherian은 Kuhn의 이론을 기초로 한 Simulation방법이 3-bar방법을 제시하였다. 그외 Girkman은 단순지지된 폭이 넓은 T형의 경우에 대해서 몇 가지 하중형태에 따른 유효폭의 변화를 구하였다.
판형과 상자형의 차이점
상자형의 분석에 앞서 판형과는 어떻게 다른지에 대해서 알아보면 개단면 판형의 거동과 설계법은 다음과 같은 차이점 때문에 상자형 단면의 설계시에는 그대로 사용할 수 없다.
(1)판형의 압축플랜지와 달리 상자형의 플랜지는 격자형(orthogonal grid) 보강재로 보강된
width-thin plate section으로 구성된다. 따라서 전단지연(shear lag)과 면외좌굴 (out-of-plane buckling)을 고려해야 한다.
(2)플랜지 거동의 차이 때문에 웹의 거동에도 차이가 생긴다. 왜냐하면 평판형의 플랜지에 의해 구속된 웹보다 상자형의 플랜지에 의해 구속된 웹의 면내 수직방향과 접선방향의 변위에 대한 단구속이 더 작기 때문에 평판형의 웹 해석에 사용되는 `tention field theory`는 상자형 웹해석의 사용상 문제점이 있다.
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=16157770&sid=sanghyun7776&key=
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키워드 : 전단지연현상
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