선형 모멘트 하중을 받는 계단식 단면변화 I형보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도산정을 위한 모멘트 구배계수 연구

• 영문명: A Study on Moment Gradient Factor for Inelastic Lateral-Torsional Buckling Strength of Stepped I-Beam Subjected to Linear Moment Gradient
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 박종섭 손지민 Park, Jong-Sup Son, Ji-Min
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』8권6호, 53~60쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2008.12.31

국문 초록

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.

영문 초록

The cross-sections of continuous multi-span beams sometimes suddenly increase, or become stepped, at the interior supports of continuous beams to resist high negative moments. The three-dimensional finite-element program ABAQUS (2007) was used to analytically investigate the inelastic lateral-torsional buckling behavior of stepped beams subjected to linear moment gradient and resulted in the development of design equations. The ratios of the flange thickness, flange width, and stepped length of beam are considered for the analytical parameters. Two groups of 27 cases and 36 cases, respectively, were analyzed for doubly and singly stepped beams in the inelastic buckling range. The combined effects of residual stresses and geometrical imperfection on inelastic lateral-torsional buckling of beams are considered. First, the distributions of residual stress of the cross-section is same as shown in Pi and Trahair (1995), and the initial geometric imperfection of the beam is set by central displacement equal to 0.1% of the unbraced length of beam. The new proposed equations definitely improve current design methods for the inelastic lateral-torsional buckling problem and increase efficiency in building and bridge design.

키워드

비탄성 횡-비틀림 좌굴 스텝보 다경간 연속보 휨부재설계 Inelastic Lateral-Torsional Buckling Stepped Beam Continuous Multi-span Beam Flexural Member Design