수정된 탄성좌굴해석을 적용한 강-프레임 부재의 유효좌굴길이계수 산정

Abstract

탄성좌굴해석에 의한 유효좌굴길이 산정 방법은 전체 구조계의 좌굴 고유치를 이용하여 각 부재의 유효좌굴길이를 계산하는 방법으로 효율적이고 자동적인 방법이기 때문에 현재 설계에 많이 적용되고 있다. 그러나 탄성좌굴해석은 강-프레임 구조에서 축력이 비교적 작게 발생하는 부재에서는 큰 유효좌굴길이를 산정한다는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 강-프레임 구조의 모든 부재의 유효좌굴길이계수를 산정할 수 있는 개선된 좌굴해석방법을 제안하였다. 제안된 방법은 강상축력계수를 사용하여 기하강성행렬을 변화시키며 반복고유치해석법을 수행한다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 6층 강-프레임 구조에 대하여 AISC Story-based 방법들, 강성분배계수방법. 탄성좌굴해석방법에 의한 부재의 유효좌굴길이계수와 본 연구에서 제안된 방법에 의한 유효좌굴길이계수를 비교하였다. 예제를 통한 결과로서, 제안된 방법은 강-프레임의 모든 부재의 유효좌굴길이계수를 합리적으로 산정할 수 있었다. 핵심용어 : 강-프레임, 유효좌굴길이계수, 확장계수; The determination of effective buckling length by elastic buckling analysis use eigenvalue of the overall structure, and it has widely used in the practical design of steel frames because this method can be performed effectively and automatically. However, elastic buckling analysis can lead to large effective length of members in certain stories that are exerted relatively small axial force. This paper proposes a new method of elastic buckling analysis to calculate the effective buckling length factor of all members in steel frames. The proposed method modifies the terms of a geometric stiffness matrix by using a fictitious axial force factor and performs an iterative eigenvalue analysis. Six-stories steel frames are analyzed in order to verify the proposed method by comparing with AISC story-based methods, stiffness distribution factor method and elastic buckling analysis. The result shows that the proposed method can adequately evaluate effective length factors of all members in steel frames. Key word: Steel Frame, Effective Buckling Length, Fictitious axial force Factor