In this paper, the shape adjustment algorithm of the spoked wheel cable structures with retractable membrane system is studied. The initial tension of the membrane or cable is necessary to form the structure and its value is determined by the design shape. However, due to internal and external environmental influences, its shape may be different from the initial designed shape. In the case of the cable structures covered in this study, tension adjustment is necessary to maintain the designed shape because it influences the tension of the cable depending on the state of the retractable membrane. Therefore, we proposed an adjustment algorithm of an initial shape based on the force method. The effectiveness and validity of the methodology were examined through the applicable cable structures. The results of the shape adjustment analysis of the symmetric spoked wheel cable model were reliable and accurate results were obtained.

Cable network system is a flexible lightweight structure which curved cables can transmit only tensile forces. The weight of cable roof dramatically can reduce when the length becomes large. The cable network system is too flexible, most cable systems are stabilized by pretension forces. The tensile force of cable system is greatly influenced by the sag ratio and pretension forces. Determining initial sag ratio of cable roof system is essential in a design process of cable structures. Final sag ratio and pretension depends on initial installed sag and on proper handling during installation. The design shape of cable system has an affect on the sag and pretension, and must be determined using well-defined design philosophy. This paper is carried out the comparative data of the deflection and tensile forces on the geometric non-linear analysis of cable network systems according to sag ratio. The study of cable network system is provided to technical informations for the design of a large span cable roof, analytical results are compared with the results of other researchers. Structural nonlinear analysis of systems having cable elements is relatively complex than other rigid structural systems because displacements are large as a reason of flexibility, initial prestress is applied to cables in order to increase the rigidity, and then divergence of nonlinear analysis occurs rather frequently. Therefore, cable network systems do not exhibit a typical nonlinear behavior, iterative method that can handle geometric nonlinearities are necessary.

The purpose of this paper is to study comparative of dynamic instability characteristic of Geiger-typed cable dome structures by load condition, which is well-known among the cable dome structures that are the lightweight hybrid structure using compression and tension element continuously. Dynamic buckling process in the phase plane is very important thing for understanding why unstable phenomena are sensitively originated in nonlinear dynamic by various initial conditions. But there is no paper for the dynamic instability of hybrid cable dome by Sinusoidal Excitations, many papers which deal with the dynamic instability for shell-structures under the step load have been published. As a result of Geiger-typed cable dome, which shows chaotic behavior in dynamic nonlinear analysis with initial imperfection.

For each cable component in a cable dome structure, pre-tension is needed for stability of whole the structure. The summation of these pre-tension at each joint should be zero to achieve the self equilibrium structure. The first step in cable dome structure analysis is to find the ratio of pre-tension in each member which can produce a stable and structure on self-equilibrium. In this paper, a new method based on the basic principle of closed force polygon for equilibrium system is proposed for the determination of self-equilibrium mode of cable dome structure. A single layer cable dome and two multi layer type domes have been analyzed. The ratios of cable members are determined by the presented method, and check the validation of the results by numerical calculation.

본 논문에서는 해저케이블 부두 하역용 장비인 코일링 암(coiling arm)에 대한 국산화 자체개발 내용 중 구조설계 및 해석 결과 내용을 제시하였다. 상세 구조설계를 위해 3차원 CAD 프로그램을 이용하여 고 정밀도의 모델링을 수행하였고, 유한요소 기법을 이용하여 전산구조해석을 수행하였다. 코일링 암의 활용 목적에 맞추어 하역대상 케이블을 선박에서 케이블 탱크로 하역시 효과적으로 가이드 할 수 있도록 베어링 및 롤러 부품을 설계하여 메인 암이 회전하고 케이블 가이드가 이동할 수 있도록 하였고, 기존의 외국 모델에서 사용하던 와이어 및 모터 시스템을 이용한 케이블 가이드 작동방식을 유압 시스템을 이용한 작동방식으로 변경하여 원가절감을 달성하면서 사용자가 직관적으로 작동할 수 있도록 설계하였다. 장비 자체의 자중 및 하역 케이블 하중조건에 대한 응력 해석을 수행하였고, 유압시스템의 과작동에 따른 파손 가능성을 고려하였다. 케이블 가이드의 운동 및 설치 지면의 경사도에 따른 전복 안전성 해석을 수행하였으며, 설치장소의 풍하중 효과도 추가로 고려하였다. 본 연구를 통해 기존 수입품 코일링 암의 작동방식 개선과 독자적인 구조설계 및 해석 방법을 확립하였으며, 실제 국내 최초로 자체 개발된 제품의 현장설치 완료 및 하역작업의 효율적이고 정상적인 운영을 완료 및 검증하였다.

The method based on various mathematical characteristic equations for identifying tensile forces in the cable structure system are used as response data to reflect the properties of the dynamic sensitivity. The vibration tests have been conducted with respect to levels of applied weight for the sagged cable. In this study, a set of natural frequencies are extracted from the measured dynamic data. Next, existing characteristic equation methods based these extracted natural frequencies are applied to identify tensil forces of the sagged cable system. Through several verification procedures, the proposed methods could be applied to a sagged cable system when the initial material data are insufficiency.

본 논문은 케이블 돔 구조물의 브레이싱 및 막재 보강 효과에 따른 비교분석을 하고자 한다. 텐세그러티 구조시스템은 초기응력의 도입을 통해 자기평형을 가지는 구조물로서 연속적으로 연결되어 있는 인장재와 이들을 연결해 주는 불연속의 압축재로 구성되어 있다. 본 연구에서는 경량화한 Hybrid 구조물인 케이블 돔의 불안정 현상이 면내 비틀림에 의해 발생함을 기본 Geiger형과 Zetlin형 모델에 브레이싱 및 막재를 보강하여 발생되는 효과를 알아본다. 또한, 쉘형 구조물의 구조불안정 거동이 초기조건에 매우 민감하게 반응하므로 초기형상불완전량 0.1%를 도입하여, 초기조건에 대한 영향도 알아본다.

케이블 구조물은 비교적 가볍고 넓은 공간의 형성이 쉬우나 유연한 특징으로 인해 형상의 제어가 매우 민감하다. 이런 구조물은 여러 이유에서 형상의 보정이 필요하며, 특히 부재 제어량과 어떠한 부재를 제어해야 하는가는 것은 많은 연구자들이 고심하고 있는 문제이다. 따라서 본 논문의 목적은 하중법(Force Method)를 이용해서 형상조절을 위한 변위 제어기법을 연구하는 것이다. 논문은 2장에서는 제어 방정식을 설명하고, 3장에서는 단순 케이블 넷 모델을 이용하여 동시 및 순차제어를 고려해 해석을 수행하고 결과를 고찰한다. 4장에서는 보다 더 복잡한 케이블 돔 구조물에 적용하여 가장 유용한 부재에 대해서 논의 하고, 5장에서 결과를 요약한다.

본 논문에서는 케이블-막구조의 요소이동을 고려한 해석 기법을 제시하기 위하여 초기평형형상해석 및 응력해석과 요소이동성을 고려한 해석으로 구분하여 연구함으로서 이론적인 접근을 통해 요소이동성을 평가하였으며, 요소이동을 고려한 해석으로 ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian) 유한요소법을 이용하여 작성된 알고리즘을 제시하여 다양한 예제의 검증을 통해 제안방법을 평가하였다.

본 연구의 주 목적은 다양한 요인에 의해 케이블-막구조물에 요소이동이 발생할 때, 당초 해석 시 가정되었던 좌표나 응력상태의 변화에 대해 막과 케이블 사이에 발생하는 요소이동의 방향이나 크기를 산정하고, 요소이동이 발생한 후 응력상태의 변화를 규명하는 것이다. 먼저 케이블 보강 막구조물의 요소이동 문제를 해석하기 위한 이론적 배경인 ALE 유한요소법의 개념을 소개하고, ALE 개념이 도입된 케이블-막구조물에서의 요소이동을 고려한 강성매트릭스를 작성하여 해석 프로그램을 개발한다. 개발된 프로그램의 타당성을 검증하기 위해 다양한 예제 해석을 수행한다.

Program provider industry has grown in terms of market size volume since start of cable TV in Korea. However, it is facing a serious problem in producing quality original cable programming. The low cable TV subscription fee essentially limits the program compensation to program providers at unreasonably lower level. Since the compensation from cable TV system operator is low, most of program providers heavily depend on home shopping commission fee for survival. This study analyzes the structure of program provider industry. This study indicates that horizontal and vertical integration becomes more popular in big players at both system operator and program provider level.

대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태저항형 구조로서 기본적인 구조저항 메커니즘은 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게 한 구조시스템이다. 따라서 최소의 재료로, 가볍고 얇게 대공간을 만들 수 있는 장점이 있다. 대공간 구조시스템 중 연성 구조물의 일종인 막 구조, 케이블 구조 또는 복합 구조체로서의 막-케이블 구조물의 비약적인 발전이 최근 주목을 끌고 있다. 즉, 기존의 일반 구조재보다 가볍고 축 강성은 강하나 휨 강성은 매우 작은 막 및 케이블을 사용하여 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있는 구조시스템을 말한다. 그러나, 이러한 구조물은 하중 레벨이 어느 임계값에 도달하면 구조물의 형상에 따라 뜀좌굴(snap-through) 또는 분기좌굴(bifurcation)에 의한 불안정 현상이 일어나며, 이로 인한 파괴 메커니즘의 파악은 구조설계에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 텐세그리티형 케이블 돔 구조물의 구조시스템에 따른 정적 불안정 거동 특성을 파악하기 위해 먼저, 형상해석을 통해 복합 케이블 돔 구조물인 Geiger형, Zetlin형 및 Flower형 케이블 돔 구조물의 초기응력에 의한 형상을 결정하고, 형상해석 결과를 기준으로 하여 정적 외력에 의한 불안정 문제를 파악하고자 한다.

The purpose of this study is to obtain the optimum shape of cable domes by using the real coding genetic algorithm. Generally, the structural performance of the cable domes is influenced very sensitively by pre-stress, geometry and length of the mast because of flexible system. So, it is very important to decide the optimum shape to get maximum stiffness of cable domes. We use the analytical model to verify the usefulness of this algorithm for shape optimization and analyze the roof system of Seoul olympic gymnastic arena as analytical model of a practical structures. It is confirmed lastly that the optimum shape domes have more stiffness than initial shape ones.

In this study, the 'force density method' for shape finding of cable net structures is presented. This concept is based on the force-length ratios or force densities which are defined for each branch of the net structures. This method renders a simple linear 'analytical form finding' possible. If the free choice of the force densities is restricted by further condition, the linear method is extended to a nonlinear one. The nonlinear one can be applied to the detailed computation of networks. In this paper, the general inverse matrix is introduced to solve the nonlinear equilibrium equation including Jacobian matrix which is rectangular matrix. Several examples for linear and nonlinear analysis applied additional constraints are presented. It is shown that the force density method is suitable for form finding of cable net and the general inverse matrix can be applied to solve the nonlinear equation without Lagrangian factors.

Construction of roof structure, cable suspended structure, for Pusan main stadium is adapted a lifting method that is VSL lifting system. 5 processes are practiced for erection of the roof structure including the first lifting process for erection of upper cables and the second lifting process for erection of lower cables. Since all cables of this roof structure with two open spelter sockets are determined their length, some cable were wrong length, he roof structure would be unstable. But, At complete of erection for the roof structure each cable is attained to theoretical tension force with average 4% errors.

The characteristics of structural behavior for a cable dome shows a strong nonlinearity and very sensitive by the initial imperfection. The instability phenomenon of Geiger-type cable dome structure is generated due to the in-plane twisting near the critical load level. In this study, therefore, the effect of bracing reinforcement resisting to the in-plane twisting is investigated for the Geiger-type model reinforced by bracing. The effect of initial imperfection is also studied because the structural instability phenomenon of shell-like structure is very sensitive according to the initial condition.

본 논문에서는 케이블 지지구조물의 비선형 정적해석과 동적해석에 사용할 수 있는 개선된 유한요소가 제시되었다. 케이블의 모델화를 위해 등가탄성계수를 사용하고 처짐곡선을 현수선함수로 가정한 케이블요소가 제안되었다. 프레임 부재에 사용되는 안정함수는 수치적으로 안정한 해를 얻기 위하여 수정되었다. 본 논문에서 제안한 요소의 유용성과 효율성을 검토하기 위하여 다양한 검증문제에 대한 수치해석이 수행되었다. 해석결과 본 논문에서 제시한 유한요소는 케이블 지지구조물의 모델화에 매우 유용하고 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

케이블 구조물은 응력-변형도관계에서 비선형성이 강하고 대변위에 의해 기하학적 비선형이 도입되므로 해석이 복잡하다. 그러므로 케이블 구조물의 평형형태 탐색과 해석에 앞서 기하학적 비선형을 고려해야만 한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 케이블, 네트, 전선, 현수케이블 지붕등에 적용될 수 있는 수치해석과정이 소개된다. 이 과정은 두 부분으로 나눌 수 있는데, 하나는 유연성반복과정에의해 등분포하중을 받는 케이블 구조물의 응력과 평형형태를 구하는 것이고, 다른 한 부분은 비선형 유한요소법에 의해 절점외력을 받는 평형형태를 해석하는 것이다.

This paper focuses on the vibration analysis of planar cable–driven parallel robots on their configurations. Despite of many advantages of the cable robots, elasticity of the cables may cause the vibration at the existence of external disturbance, resulting in deterioration of positioning accuracy. According to the vibration theory, having high first order natural frequency can prevent resonance with low frequency disturbance from the surrounding environment. A series of simulations showed that choosing frame / end-effector shape and cable connection method affects robots’ natural frequency. For the precise simulation, the cables are modeled as linear springs and axial vibration of cables is mainly considered. Aspect ratios of the frame and end-effector are defined as non-dimensional parameters while their areas are fixed. It was shown that vibration analysis guides to design a planar cable robot in terms of high capacity to reduce vibration.

Structural performance of cable-bridge has been evaluated based on the field load test and the measurement monitoring system of existing Nielsen arch bridge. The measured acceleration data was converted to the displacement of girder and the tension of cable in the process of numerical integration and maximum frequency detection algorithm..