초록
일반적으로 활용되고 있는 원통형 단면쉘 구조로 이루어진 타워구조의 대형화에 한계가 있어 다각형 단면쉘 기둥구조의 활용이 대두되고 있다. 현재 대형 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 이에 3차원 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용한 다양한 변수해석 모델을 수립하여 탄성좌굴 및 비선형비탄성 변수해석을 수행하였다. 이 때, 단면제원은 대형 풍력발전타워 기둥구조에 적용하는 것을 가정하여 선정하였고, 다각형의 각형 수, 잔류응력의 크기 및 분포특성, 강재 항복강도 등의 변수를 고려한 해석결과를 토대로 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴 특성을 분석하였다. 본 변수해석 연구결과로부터 세부적인 잔류응력 분포양상 보다는 잔류응력의 최대크기가 축방향 압축을 받는 다각형 쉘의 국부좌굴강도에 중요한 영향인자인 것을 알 수 있다. 다각형 단면 쉘 구조의 국부좌굴강도는 4변 단순지지된 평판구조의 기준을 적용하여 평가할 수 있을 것으로 판단된다.
Since the subpanels of polygonal-section shell have the corners of an obtuse angle larger than 90 degree unlike general plate or box-section structures, this could have an influence on forming nodal lines against local plate buckling or stress distributions. However, there is not sufficient material in the relevant study results or design recommendations. The very feasible models of the initial imperfections were acquired through the literature studies and then the parametric studies were conducted along with the initial imperfection models by using the finite element method. The parameters like the size of residual stresses, the portion of compressive residual stresses, and steel grades were considered. From the parametric studies, it was found that the maximum residual stress is more influential factor than the distribution pattern of residual stresses. In addition, The design strength equations for the simply supported plates can be applicable to the determination of the local buckling strength of the polygonal cross-section shell structures.
