가상축력을 적용한 3차원 부재의 유효좌굴길이계수 산정

Abstract

강프레임 부재의 설계에서 탄성 시스템좌굴해석에 의하여 유효좌굴길이를 산정하는 방법은 컴퓨터 프로그램의 발달로 보다 빠르고 수치적으로 정확히 좌굴 하중을 결정하기 때문에 고층화된 복잡한 프레임 설계 시 일반적으로 가장 많이 적용되고 있다. 그러나 시스템좌굴해석방법에서 프레임 구조의 고층, 즉 압축력이 비교적 작게 발생하 부재에서 과도한 유효좌굴길이를 산정한다는 문제는 최동호 등(2007)이 가상축력계수를 적용하여 합리적으로 산정할 수 있는 해석법을 제안하였다. 그러나 기존의 2차원 프레임에서는 좌굴고유치와 단면이차모멘트가 실제 모형인 3차원 프레임과 다르므로 가장 합리적인 유효좌굴길이를 산정하기가 어렵다는 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 강프레임 구조의 모든 부재의 유효좌굴길이계수를 산정할 수 있는 새로운 해석방법을 적용하였다. 적용된 방법은 가상축력 개념을 기반으로 비탄성강도감소계수를 도입하고 반복고유치해석을 수행하여 3차원에서의 각 부재의 유효좌굴길이계수를 산정한다. 적용된 방법의 타당성을 검증하기 위하여 3차원 3경간 3층 예제 강프레임 구조에서 제안된 방법에 의거한 유효좌굴길이를 산정하였다. 검증 결과, 제안된 방법은 강프레임의 모든 부재의 탄성 유효좌굴길이계수를 합리적으로 산정할 수 있었다.; In the design of steel-frame, a system buckling analysis can estimate more realistic behavior of the member being considered the inelastic behavior for the slenderness ratio, but this analysis can not predict the real behavior of the frame. Choi, D.H. et al(2007). suggested the reasonable analysis method applying the fictitious axial force factor for the problem that the system buckling analysis was calculated excessive effective buckling length on the member which produces relatively small compressive force in the existing frame. However, in the existing 2 dimensional frame, a buckling eigenvalue and a moment of inertia of area were different from the 3 dimensional frame which is a real structure so that the 2-D frame can not evaluate the most reasonable effective buckling length. In this paper, we applied analysis method that be able to the elastic effective buckling length factor for all the members in the steel frame structure. This method evaluates the effective buckling length factor of each members based on the fictitious axial force theory, introducing the minimum eigenvalue and performing the iterative eigenvalue analysis in the 3-D frame structure. To evaluate the feasibility of the fictitious axial force method, we calculated the effective buckling length factor on the basis of the proposed method in the 3 dimensional 3-story of 3 spanned example steel-frame structure. The result shows that the fictitious axial force method can adequately evaluate effective length factors of all members in steel frames.