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 도심지 지하에 터널 전력구를 건설하는 경우 시공단계별 영향을 고려한 구조해석을 수행하였다. 해석대상의 도심지 지하에는 여러 종류의 다양한 라이프라인 구조체가 설치되어 있다. 터널전력구의 구조해석에는 지반체의 유한요소해석 프로그램인 MPDAP을 사용하였다. 라이프라인 구조체와 터널 전력구 사이의 이격거리가 가장 작은 대표적인 3개의 단면에 대하여 구조해석을 수행하였다. 터널의 굴착단계별 유한요소해석에서 발생되는 평형불균형성 문제는 평형섭동개념을 적용하여 해결하였다. 또한 터널 굴착에 의한 시간의존 변형의 영향은 하중분담율을 사용하여 시공단계별로 고려하였다. 본 연구에서 검토한 3개의 대표단면에서는 터널 전력구 주변 지반체에서 발생하는 최대변위값은 허용변위값이내를 보여주었다.

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.

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.

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.

최근, 텐세그러티(tensegrity)구조개념을 적용한 대공간구조시스템인 케이블돔구조는 구조물 전체의 관점에서는 하나의 자기평형상태를 만족하는 구조로서 돔과 같이 닫힌형상(closed form)의 구조에는 유리한 구조시스템이지만, 보울트(vault)와 같은 열린형상(openform)의 구조에는 적용상 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 이 문제를 해결하는 방안중의 하나로서, 안정화된 단위요소를 이용하여 장력안정트러스의 기본요소인 단위구조의 안정화를 지배하는 기하학적 매개변수들의 범위를 설정하는 방법이 제안되고 그 변수들의 상호관련성을 규명하고자 한다. 수치해석은, .alpha.가 안정화범위에 있을 경우, 여러가지 경우의 높이에 따른 중심위치(.alpha.), 트러스 부재에 의한 각(.theta.) 그리고 평면상의 비(x/y)와 같은 매개변수의 변화에 따라 안정화에 가장 지배적인 축력모드(N15, N16, N25, N26)들의 상호작용이 조사되었다.

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.

Seismic capacities of the cable members of Incheon Bridge have been evaluated for the three different levels of earthquake motions, which are 1000-year-return-period(design basis level)), 2400-year-return-perioda and hypothetical maximum earthquake level(A=0.66), respectively. Both response spectrum method and time-history method were adopted for the analyses. The results showed that the cable members of Incheon Bridge has safe seismic capacity even under the maximum hypothetical earthquake which is more than three times higher magnitude of the design basis earthquake