파형강판 구조물의 최적단면 설계에 관한 연구

Abstract

본 연구는 국내에서 사용되고 있는 대표적인 파형강판 단면인 대골형 강판에 대하여 적합성을 검토를 해본 후, 현재 생산가능한 강재의 종류에 따른 최적 형상의 파형강판 단면을 설계 하였다. 파형강판 단면의 검토에는 American Iron and Steel Institute specification for the design of cold-formed steel structural members를 사용하여 강판의 전단력과 모멘트를 고려하여 최적 설계의 역학적 한계를 정하였고, 성형성과 형상, 성형 후의 강판의 폭과 성형 전의 강판의 폭의 비율을 고려하여 최적 설계의 기하학적 한계를 정하였다. 탐색 영역내의 모든 벡터에 대한 유사도를 비교하여 최적치를 찾아내는 전역탐색기법을 사용하여 최적 설계를 시스템을 구성하였다. 기존 대골형 강판에 본 연구에서 개발한 최적설계 시스템을 적용하여 강판의 성능을 검토를 해본 결과, 굽힘반지름이 76mm이고, 내부굽힘각이 50° 부근에서 허용하중과 단면이차모멘트가 가장 큰값을 나타내는 것을 확인 할 수 있다. 또한 현재 국내의 강판 제작성을 고려하여 강판폭 1550mm, 길이 4700mm의 SS490강재를 사용하여 최적설계 시스템을 적용한 결과, 기존 대골형 강판보다 두배 이상의 성능을 발휘할 수 있는 새로운 단면들을 개발하였다.