평면(平面) 뼈대 구조물(構造物) 소성해석(塑性解析) 및 최소중량(最小重量) 설계(設計)

Plastic Analysis and Minimum Weight Design of Plane Frame Structures

강재(鋼材) 뼈대 구조물(構造物)은 널리 사용(使用)되는 기본적(基本的)인 구조물(構造物)로서, 소성(塑性)힌지의 개념(槪念)을 도입(導入)한 설계(設計) 및 해석방법(解析方法)이 적절(適切)히 적용(適用)되고 있는 경우(境遇)라고 볼 수 있다. 소성해석(塑性解析)의 목적(目的)은 구조물(構造物) 각(各) 부재(部材)의 소성(塑性)모멘트를 알고 있을 때 붕괴하중(崩壞荷重)을 결정(決定)하는 것이며, 소성최적설계(塑性最適設計)의 목적(目的)은 구조물(構造物)의 총중량(總重量)을 최소(最小)로 하는 부도재(部都材)의 소성(塑性)모멘트를 결정(決定)하는 것이다. 본(本) 논문(論文)에서는 소성해석(塑性解析) 및 최적설계(最適設計)를 정적접근방법(靜的接近方法)(static approach)을 사용(使用)하여 Simplex method에 의해 해결(解決)하였다. 소성해석(塑性解析)의 경우(境遇), 종래(從來)의 계산시간(計算時間)을 훨씬 줄일 수 있었으며, 또한 본(本) 연구(硏究)에서 2층 구조물(構造物)의 최적설계시(最適設計時) 구조물(構造物)의 중량(重量)은 탄성설계(彈性設計)와 비교(比較)하여 약(約) 24%가 절약(節約)되었다.

Steel frame structures are widely used in construction because of their efficient strength and rigidity and considered proper cases for design and analysis using concept of plastic behavior. The purpose of plastic analysis is to determine the collapse load of a structure when the plastic moments of its members are given, and optimal plastic design is to compute the plastic moments of the members that minimize total structural weight. In this paper, the plastic analysis and optimal design are performed by using the static approach and solved by the simplex method. From the result of the analysis the solutions by this study show more efficiency in calculations. Also, the structural weight solved by the simplex method in case of two story frame is proved more economical than the one using the elastic design around 24%.