Direct Inelastic Design for Steel Structures

강구조를 위한 직접비탄성설계법

A new inelastic design method performing iterative calculations using secant stiffness was developed. Since the proposed design method uses linear analysis, it is convenient and stable in numerical analysis. At the same time, the proposed design method can accurately estimate the inelastic strength and ductility demands of the members by performing iterative calculation. In the present study, the procedure of the proposed design method was established. Design examples using the proposed method were presented, and its advantages were highlighted by comparisons with existing design methods using elastic or plastic analysis. Unlike the existing inelastic design methods performing the preliminary design on the structure and checking its validity using nonlinear analysis, the proposed integrated analysis-design method can directly calculate the strength and ductility demands of each member. In addition, the proposed design method can address the inelastic design strategy intended by the engineer, such as strength and ductility limits of members and the design concept of strong-column and weak-beam. As a result, economical and safe design can be achieved.

본 연구소에서는 할선강성을 사용하여 비탄성 해석 및 설계를 수행하는 새로운 설계방법을 개발하였다. 개발한 설계법은 선형해석을 수행하므로 수치해석이 안정성과 용이성을 갖추고 있으며, 동시에 반복계산으로 구조물의 비탄성 거동을 해석하므로 각 부재의 비탄성 강도 및 연성 요구량을 정확히 예측할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 설계법의 절차를 성립하였고, 이를 고려한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 또한, 제안된 설계법을 사용한 설계예제를 제시하였으며, 기존의 탄성 및 소성설계법과의 비교를 통하여 그 우수성을 입증하였다. 기존의 비선형설계방법은 일반적으로 초기 설계를 수행하고 비선형해석을 이용하여 초기설계안을 검증하는데 비하여, 제안된 방법은 반복계산을 통하여 비탄성해석과 설계를 동시에 수행하므로 각 부재의 비탄성 강도 및 연성 요구량을 직접적으로 계산할 수 있다. 또한 설계자의 의도에 따라 부재 강도 및 연성능력의 제한, 강기둥-약보 등의 비선형 설계전략을 효과적으로 구현하므로, 경제적이고 안전한 설계가 가능하다.