Application of Direct Inelastic Design for Steel Structures

철골조를 위한 직접비탄성설계법의 적용

In the present study, the Direct Inelastic Design (DID) for steel structures developed in the previous study was improved to expand it applicability. The proposed design method can perform inelastic designs that address the design characteristics of steel structures: Group member design, discrete member sizes, variation of moment-carrying capacity according to axial force, connection types, and multiple design criteria and load conditions. The design procedure for the proposed method was established, and a computer program incorporating the design procedure was developed. The design results from the conventional elastic method and the DID were compared and verified by the existing computer program for nonlinear analysis. Compared with the conventional elastic design, the DID addressing the inelastic behavior reduced the total weight of steel members and enhanced the deformability of the structure. The proposed design method is convenient because it can directly perform inelastic design by using linear analysis for secant stiffness. Also, it can achieve structural safety and economical design by controlling deformations of the plastic hinges.

본 연구에서는 선행 연구에서 개발된 강구조물에 대한 직접비탄성설계 방법을 설계실무의 활용성을 확대할 수 있도록 개선하였다. 그룹부재에 대한 설계, 불연속적인 단면 성능, 축력에 따른 휨재하능력의 변화, 접합방식에 따른 거동특성, 다중하중조건 및 성능기준 등 강구조물 설계실무의 제한조건을 고려하여 비탄성설계를 수행할 수 있는 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 제안된 방법의 해석 및 설계절차를 정립하였고, 이를 적용한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 전통적인 탄성설계와 제안된 직접비탄성설계법을 사용한 설계결과를 비교하였으며, 기존의 비선형해석프로그램을 이용하여 설계결과를 검증하였다. 비탄성 변형을 고려할 수 있는 제안된 설계법은 전통적인 탄성해석을 사용한 한계상태설계에 비하여 강재량을 절감하고, 구조물의 변형능력을 향상하였다. 제안된 설계방법은 비탄성 거동을 구조물의 설계에 직접 반영할 수 있으므로 설계에 편리하고 각 소성힌지의 변형을 제어함으로써 구조안전성을 확보하고 동시에 변형능력을 최대로 활용하는 설계를 수행할 수 있다.