조합하중을 받는 단층 래티스 돔의 안정경계에 관한 연구

초록

구조물의 안정해석에서 외력의 공간분포와 하중의 크기를 나타내는 단일 하중 매개변수(single loading parameter)는 다양하며 평형이 안정을 잃을 때의 하중 매개변수의 최소값이 좌굴하중으로써 정의된다. 그러나 많은 실질적인 문제에서 단일 매개변수로 외력이 표현되는 경우는 매우 드물고, 구조물은 하중의 다양한 조합에 의하여 거동된다. 외력을 표현하기 위해선 다양한 독립적인 매개변수가 필요하며, 좌굴하중을 매개변수에 투영할 때 임계해의 위치를 안정경계라 한다. 하중이 하중경로를 따라가는 동안 불안정현상이 어느 특이점에서 발생하게되고, 하중공간에서 이 임계조합의 위치는 안정경계를 형성하며, 안정과 불안정으로 분리된다. 조합하중을 받는 구조물이 안정을 잃을 때 각기 다른 하중벡터 사이의 관계는 안정경계로 나타낼 수 있다. 스냅스루(snap through)나 분기좌굴과 같은 불안정 문제는 하중의 형태, 크기, 방향, 위치, 초기 구조물의 기하학적 불완전성, 재료 상수, 경계조건과 같은 외적 요소에 따라 달라진다. 이 모든 요소를 분리하여 고려한다면 정확하게 구조물의 거동특성 규명할 수 있다. 본 논문에서는 안정경계를 결정할 때 비례하중을 통해 조합하중을 만들어 전체 하중구성을 하나의 하중 매개변수로 줄여서 비례계수의 변화에 따른 임계점의 위치를 찾았다. 안정경계에 관한 해석알고리즘으론 정확한 임계점(분기점, 극한점)을 찾는데 유리하고, 임계점 이후에도 다양한 형태의 평형경로추적이 가능한 호장법(Arc Length Method)을 이용하였다.