대한토목학회논문집 (KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research)

대한토목학회 (Korean Society of Civil Engeneers)
권호 표지

전단변형 및 회전관성을 고려한 현수교의 수직 자유진동해석 (I) 해석적 방법

Vertical Free Vibration of Suspension Bridges Considering Shear Deformation and Rotary Inertia (I) Analytic Method

김문영;노범준
Kim, Moon-Young;Rho, Bum-Jun

  • 발행 : 1997.09.30

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초록

Abdel-Ghaffar 이론에 근거하여 전단변형 및 회전관성효과를 고려하는 현수교의 수직 자유진동해석 이론을 제시한다. 이를 위하여 현수교 구조의 운동에너지 및 포텐셜에너지를 제시하고, Hamilton의 원리를 이용하여 운동방정식을 얻는다. 이 방정식으로부터 대칭과 역대칭 진동모우드에 대응하는 고유진동수에 대한 엄밀해를 유도한다. 전단변형 및 회전관성을 고려한 단경간, 3경간 현수교의 자유진동해석을 수행하고, 본 연구에 의한 엄밀해와Abdel-Ghaffar의 해석결과들을 비교, 검토하므로써 본 논문에서 제시된 이론의 타당성을 입증하였다. 연계 논문에서는 본 연구의 이론에 근거한 현수교요소를 이용한 해석모델링과 주케이블과 보강형 거더를 개개의 유한요소로 모델링하는 두가지 유한요소법을 제시하였다.

The energy formulation extended from Abdel-Ghaffar's theory is presented in order to investigate dynamic characteristics of suspension bridges considering the effects of the shear deformation and the rotary inertia. The equations of motion are obtained from Hamilton's principle and analytic solutions for natural frequences corresponding to the symmetric and antisymmetric mode shapes are derived. Numeric results are presented for the selected problems which demonstrate that the present analytic solutions are reliable and accurate for the free vibration analysis of 3 span hinged suspension bridges. In the companion paper, two finite element formulations are presented. In the first formulation, the entire suspension bridge is analyzed by suspension bridge elements and in the second formulation, main cables and stiffening girders are discritized by the truss element and the equivalent beam element, respectively. Through numerical examples, the natural frequences obtained from two modeling analysis are compared with analytic solutions.

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참고문헌

  1. 대한토목학회 논문집 전단변형 및 회전관성이 고려된 현수교의 수직자유지동동 II: 수치적 방법 김문영;노범준
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  5. J. of Struct. Div., ASCE v.105 no.ST4 Free torsional vibrations of suspension bridges Abdel-Ghaffar, A.M.
  6. J. of Struct. Div., ASCE v.104 no.ST3 Free lateral vibrations of suspension bridges Abdel-Ghaffar, A.M.
  7. PROC. of JSCE no.335 Effects of shear deformation and rotary inertia on suspension bridge response under moving loads Hayashikawa. T.
  8. 시공상태를 고려한 현수교의 3차원 해석 김호경
  9. Theory of elastic stability Timosenko, S.P.;Gere, J.M.
  10. Journal of Structural Engineering no.September Shear effect in beam stiffness matrix Gelu Onu
  11. 대한토목학회 논문집 v.13 no.4 전단변형을 고려한 공간 뼈대구조의 기하학적인 비선형 해석 김문영
  12. 한국강구조학회 논문집 v.8 no.2 등가 보요소를 이용한 평면트러스의 안정성 및 자유진동해석 김문영;정성엽