포물선형 잔류응력 분포를 고려한 압연 I형 축력부재의 유효접선탄성계수

• 영문명: Effective Tangential Modulus of Steel Axial Members with Hot-rolled I-shaped Section Considering Parabolic Residual Stress Distribution
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 최진희 김승준 이경석 강영종 Choi, Jin Hee Kim, Seungjun Lee, Kyung Suk Kang, Young Jong
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』12권5호, 19~28쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2012.10.31

국문 초록

본 연구에서는 포물선형의 잔류응력을 갖는 압연 I형 축력 부재의 유효접선탄성계수 식을 제안한다. 보요소를 사용한 유한요소해석에서 강재의 재료비선형성을 고려하기 위해 소성영역법, 소성힌지법, 개선소성힌지법 등의 방법이 사용된다. 기존의 소성힌지법 및 개선소성힌지법에서는 잔류응력이 존재하는 강부재가 축력을 받을 때 나타나는 점진적인 항복 효과를 CRC 접선탄성계수 식을 적용하여 고려한다. 그런데, 이 CRC 접선탄성계수 식은 오일러의 좌굴 식을 이용하여 유도한 식이고, 이 식은 사실상 부재의 휨 거동에 기초하여 유도된 식이므로 이 식이 축력을 받는 부재의 점진적인 소성화를 고려하는 데에 적용되는 것은 합리적이지 않다. 따라서 잔류응력이 존재하는 압연 I형 축력 부재의 점진적 소성화를 고려할 수 있는 합리적인 접선탄성계수 식이 필요하다. 본 연구에서는 압연 I형 부재의 보다 실질적인 잔류응력 패턴인 포물선 형태의 잔류응력 패턴을 갖는 부재의 접선탄성계수 식을 유도하였다. 이 식은 잔류응력의 패턴 뿐 만 아니라 최대/최소 크기 역시 고려가 가능하다. ABAQUS V6.10을 이용한 비선형 해석을 통해 제안식을 검증하였다.

영문 초록

In this study, effective tangential modulus of the steel axial member with hot-rolled I-shaped section was investigated and suggested considering parabolic residual stress distribution. When finite element analysis is performed using beam element, some methods such as plastic zone method, elastic-plastic hinge method and refined plastic hinge method can be used for considering material nonlinearity of steel members. In conventional elastic-plastic hinge method and refined plastic hinge method, the CRC tangential modulus of steel members which have residual stress was used in order to consider gradual yielding effect induced by axial forces. But, the CRC tangential modulus was derived based on Euler`s inelastic buckling equation. So, it is not rational when the CRC tangential modulus is adopted for considering gradual yielding effect of axial member because the equation is relative with bending behavior. It is needed that the rational tangential modulus equation for axial members which have residual stress. The new effective tangential modulus was derived for considering gradual yielding effect of axial members which have parabolic residual stress pattern. As well as the shape of the stress pattern, maximum and minimum stress value can be considered. By nonlinear analysis using ABAQUS V6.10, suggested equation of the tangential equation was validated.

키워드

개선소성힌지법 비탄성해석 포물선 잔류응력 유효접선탄성계수 Refined plastic hinge analysis Inelastic analysis Parabolic residual stress Effective tangential modulus