• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.115-130
• /
• 2013

본 연구에서는 공칭인장강도 800MPa를 지니는 고강도 강재로 조립된 H형강보의 횡지지거리에 따른 횡비틀림 좌굴강도를 현행 강구조설계기준(KBC 2009, AISC-LRFD 2010)을 바탕으로 평가하였다. 현행 기준은 고강도 강재와 응력도-변형도 특성이 확연히 다른 항복강도 350MPa 이하의 일반강을 전제로 정립된 것으로서, 고강도 강재에 대한 현행 기준의 적합성 여부가 우선 검토되어야 한다. 본 연구의 실험체는 모두 컴팩트 단면으로서 춤-폭비(H/B) 1.7을 갖는 실험군 A(상대적 뒤틀림 강성을 통한 모멘트전달이 작은 경우)와 2.7을 갖는 실험군 B(상대적으로 모멘트전달에 뒤틀림 강성 크게 기여하는 경우)로 구성하였다. 항복 이후의 응력도-변형도 특성의 영향을 받는 비탄성 횡좌굴 거동이 유발되도록 횡지지거리를 제어하면서 횡지지 구간 내에 균등모멘트가 작용하도록 가력하였다. 두 실험군 모두 현행 기준에 요구하는 강도를 충분히 상회하였고, 특히 뒤틀림 거동을 통한 모멘트전달이 크지 않은 실험군 A의 일부실험체는 소성설계에서 요구하는 수준의 회전능력까지 발휘하였다. 이들 실험결과는 현행 기준을 고강도 강재에 보수적으로 확대하여 적용할 수 있음을 보여준다. 실험결과를 좀더 심층적으로 분석하기 위해 일반강 및 고강도강의 응력도-변형도 특성을 고려한 H형강보의 횡지지거리에 따른 비탄성 횡좌굴강도 산정식을 유효접선계수를 반영하여 해석적으로 유도하였다. 이를 통해 소재의 항복강도와 탄성계수만을 고려하여 산정되는 현행 기준의 소성횡지지거리($L_p$) 제한식은, 항복참(yield plateau)없이 즉시 변형경화하는 고강도 강재에 적용하는 경우 보수적인 결과로 귀결됨을 입증하였다. 비탄성 횡좌굴 제어를 위한 횡지지거리는 소재의 항복강도 뿐만 아니라 항복 이후의 변형경화특성까지 반영하여 정의되는 타당하므로 이에 대한 개선의 필요성이 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.141-151
• /
• 2013

본 연구에서는 균일휨모멘트를 받는 HSB800 강재 플레이트거더의 횡비틀림좌굴(LTB) 강도를 비선형해석으로 평가하였다. 세장, 비조밀 및 조밀 복부판을 갖는 이축대칭단면들을 대상으로 하였으며, 초기처짐과 잔류응력의 영향을 고려하여 비탄성좌굴 영역의 LTB 강도를 평가하였다. 본 연구에서는 단일패널모델과 3-패널모델을 각각 고려하였으며, 이들 모델의 타당성을 평가하기 위해 SM490 강재 거더에 대해 해석을 수행하고 AASHTO, AISC, Eurocode 및 국내 도로교한계상태기준과 비교하였다. 이후 동일한 방법으로 HSB800 강재거더에 대해 LTB 강도 평가 해석을 수행하였으며, 비탄성 영역의 LTB 강도에 대한 현재 기준이 이축대칭 HSB800 강재 거더에서도 적용될 수 있는 것으로 평가되었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권12호
• /
• pp.5984-5989
• /
• 2011

양단 핀지지 기둥부재의 중간 위치에 수평재를 연결하고 설치된 수평재의 양끝단과 기둥의 상하끝단을 트러스로 연결된 트러스보강 단일기둥시스템은 보강되지 않은 경우에 비해 그 좌굴강도가 상당수준 향상될 수 있다. 수평재가 설치된 기둥중간지점에서의 수평 및 회전 자유도에 대한 제한하여 기둥의 유효좌굴길이를 줄이는 효과를 통해 강도향상이 구현된다. 본 연구에서는 해석적 해와 탄성 및 비탄성 유한요소해석을 통해 보강된 평면내 단일기둥 시스템의 좌굴강도를 정량적으로 산정하였고 그 결과를 비교하였다. 예제해석을 통해 보강된 단일기둥시스템은 보강되지 않은 단순기둥에 비해 최대 8배까지 좌굴강도가 향상될 수 있음이 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권4A호
• /
• pp.497-505
• /
• 2008

파형강판은 아코디언 효과로 인하여 전단력에만 저항하는 특징이 있다. 파형강판에 작용하는 전단력으로 인하여 파형강판은 국부, 전체 및 연성 전단 좌굴에 의한 파괴가 발생할 수 있다. 여러 연구자들에 의하여 파형강판의 전단 거동에 관한 연구가 이루어졌으나, 파형강판의 전단 거동에 관한 명확한 규명이 이루어 지지 않아 보수적인 설계 방법이 적용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 파형강판의 전단 좌굴 강도에 대한 연구를 수행하였으며, 연구 결과를 검증하기 위하여 파형강판의 전단 좌굴 실험을 실시하였다. 먼저, 기존 연구자들이 제시하였던 국부, 전체 및 연성 좌굴 응력식을 실 교량 제원을 고려하여 간략하게 나타내었으며, 이 과정에서 전체 및 연성 전단 좌굴 계수와 파형강판의 전단 좌굴 계수를 제시하였다. 이러한 전단 좌굴 계수와 좌굴 곡선을 이용하여 파형강판의 전단 강도를 결정할 수 있다. 실험결과와 기존 연구자들의 결과를 본 연구의 전단 강도와 비교하였으며, 그 결과 제안된 강도는 제형 파형강판의 전단 강도를 합리적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권6호
• /
• pp.53-60
• /
• 2008

일반적으로 연속경간을 가지는 강합성 I-형강 교량에 있어서 내부 지점 부근에서 상대적으로 큰 부모멘트가 발생하므로, 이에 경제적인 단면 활용을 위하여 변단면을 적용하여 휨강도를 증가시킨다. 본 연구에서는 기존 횡-비틀림 좌굴식에 관한 연구를 토대로 하여 비탄성 구간에 있는 계단식 I형보의 횡-비틀림 좌굴강도를 유한요소해석프로그램 ABAQUS(2007)를 이용하여 산정하고, 간편한 설계식을 제안하고 있다. 양단 및 일단 계단식 단면변화를 가지는 보에 대해서 고려하였으며, 플랜지 길이방향 비, 너비방향 비, 두께의 비로 계단식 I형보를 나타내었다. 해석에 사용된 단면매개변수는 각각 27가지 및 36가지 조합이며, 비탄성 횡-비틀림 거동을 고려하기위하여 잔류응력 및 초기결함을 고려한 비선형해석을 실시하였는데, Pi와 Trahair(1995)가 고려한 잔류응력의 형상과 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기제작오차로 고려하였다. 해석모델의 양쪽 끝단에는 모멘트하중을 재하하였다. 개발 제한된 식은 선형 모멘트 하중이 작용할 때 적용가능한 식으로 경제적이고 합리적인 설계에 적극 활용될 수 있을 것이며, 다양한 하중을 받는 계단식 단면 변화보의 비탄성 좌굴강도 연구에 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.81-92
• /
• 2013

HSB를 적용한 플레이트거더의 압축플랜지 국부좌굴을 고려한 극한휨강도를 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 압축플랜지의 비탄성 국부좌굴 또는 소성항복이 휨강도를 지배하는 압축플랜지 세장비를 갖도록 해석대상 강거더를 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드 단면을 고려하였으며, 일반강재와의 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며, 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 기존 문헌의 실험결과를 비교하여 유한요소 해석결과를 검증하였으며, 초기변형과 잔류응력이 극한휨강도에 미치는 영향을 분석하였다. 총 60개 해석대상 강거더의 휨극한강도를 유한요소해석으로 구하고, 도로교설계기준, AASHTO LRFD와 Eurocode 3의 설계규정으로 구한 휨강도와 비교하여 이들 규정의 HSB 강거더에 대한 적용성을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제17권3호통권76호
• /
• pp.357-363
• /
• 2005

건축물이 고층이 될 수록 고강도 강재의 사용요구가 증대된다. 그러나 고강도 강재는 일반 강재와는 전혀 다른 기계적 특성을 갖고 있다. 고강도 강재를 건축구조물에 적용하기 위해서는 비탄성 영역에서의 거동이 일반 강재와 동등한가를 확인해야 한다. 본 연구에서는 SM570TMC 강재로 제작된 박스형 및 H형 단면을 갖는 기둥의 국부좌굴강도를 평가하기 위해서 중심압축실험을 세장비를 변수로 수행하였다. 단주압축 실험결과 판폭두께비의 제한치를 만족하는 기둥부재의 최대내력은 국부좌굴에 의해 결정되며, 판폭두께비를 만족시키지 못하는 경우에는 최대내력에 도달하기 전에 국부좌굴이 발생되었으나 급격한 내력저하는 발생되지 않았다. 장주압축 실험결과 SM570TMC 강재는 허용응력도 설계법과 한계상태 설계법에서 정하고 있는 설계기준을 만족하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.159-165
• /
• 2003

단부에 관통 가셋트판이 부착된 강관부재의 좌굴거동은 단부의 형상 및 상태에 따라 구속정도가 상이하게되며 단부요소는 세 장비에 따라 탄성 및 비탄성 거동 특성을 보임에 따라 이론적 좌굴내력을 도출하는 것은 사실상 불가능하다. 본 연구에서는 탄성좌굴의 이론적 접근을 바탕으로 세장비($\lambda$), 강성비($\beta$), 지지길이비(G), 강관크기, 부재의 초기변형 등을 고려하여 비탄성 유한요소 해석을 수행하여 각각의 영향요소가 좌굴하중에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 유한요소 모델링시 세장비($\lambda$), 강성비($\beta$), 지지길이비(G), 강관크기 등의 매개변수 분석을 통하여 강도식을 도출하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.153-164
• /
• 2013

본 연구에서는 균일휨모멘트를 받는 일축대칭단면 HSB800 고강도강 플레이트거더의 횡비틂좌굴(LTB) 강도를 비선형해석으로 평가하였다. 압축플랜지 단면이 인장플랜지에 비해 작은 경우와 큰 경우에 대해 각각 세장, 비조밀 및 조밀 복부판을 갖는 단면들을 고려하였으며, 비지지길이는 비탄성 LTB 영역을 대상으로 하였다. Eurocode 3 및 AASHTO, AISC 기준들과의 비교를 위해 단일패널모델과 3-패널모델을 각각 고려하였으며, 모델의 타당성을 평가하기 위해 SM490 강재 거더에 대해 먼저 해석을 수행하고 각 기준과 비교하였다. 이후 동일한 방법으로 HSB800 강재거더에 대해 LTB 강도 평가 해석을 수행하였으며, 압축플랜지 단면이 인장플랜지에 비해 작고 비조밀플랜지-세장/비조밀복부판 단면들은 현재 기준의 휨강도에 도달하지 못하는 결과를 얻었다.

• 국제초고층학회논문집
• /
• 제6권3호
• /
• pp.249-259
• /
• 2017

The use of high-strength steels in construction of highrise and mega building structures can bring about many technological advantages from fabrication to erection. However, key design criteria such as local and lateral stability in current steel design specifications were developed based on tests of ordinary steels which have stress-strain characteristics very different from that of high strength steels. A series of tests on 800 MPa tensile strength steel (HSA800) members are summarized in this paper which were conducted to investigate the appropriateness of extrapolating current ordinary-steel based design criteria to high strength steels. 800 MPa I-shape beam specimens designed according to flange local buckling (FLB) criteria of the AISC Specification developed a sufficient strength for elastic design and a marginal rotation capacity for plastic design. It is shown that, without introducing distinct and significant yield plateau to the stress-strain property of high-strength steel, it is inherently difficult to achieve a high rotation capacity even if all the current stability limits are met. 800 MPa I-shape beam specimens with both low and high warping rigidity exhibited sufficient lateral torsional buckling (LTB) strength. HSA800 short-column specimens with various edge restraint exhibited sufficient local buckling strength under uniform compression and generally outperformed ordinary steel specimens. The experimental P-M strength was much higher than the AISC nominal P-M strength. The measured residual stresses indicated that the impact of residual stress on inelastic buckling of high-strength steel is less. Cyclic seismic test results showed that HSA800 members have the potential to be used as non-ductile members or members with limited ductility demand in seismic load resisting systems. Finally, recent applications of 800 MPa high strength steel to highrise and mega building structures in Korea are briefly presented.