A Simplified Approach to the Analysis of the Ultimate Compressive Strength of Welded Stiffened Plates

용접된 보강판의 압축 최종 강도의 간이 해석법

In this paper, a method to calculate the ultimate compressive strength of welded one-sided stiffened plates simply supported along all edges is proposed. At first initial imperfections such as distortions and residual stresses due to welding are predicted by using simplified methods. Then, the collapse modes of the stiffened plate are assumed and collapse loads for each mode are calculated. Among these loads, the lowest value is selected as the ultimate strength of the plate. Collapse modes are assumed as follows ; (1) Overall buckling of the stiffened plate$\rightarrow$Overall collapse due to stiffener bending (2) Local buckling of the plate part$\rightarrow$Local collapse of the plate part$\rightarrow$Overall collapse due to stiffener yielding (3) Local buckling of the plate part$\rightarrow$Overall collapse due to stiffener berthing (4) Local buckling of the plate part$\rightarrow$Local collapse of the plate part$\rightarrow$Overall collapse due to stiffener tripping. The elastic large deflection analysis based on the Rayleigh-Ritz method is carried out, and plastic analysis assuming hinge lines is also carried out. Collapse load is defined as the cross point of the two analysis curves. This method enables the utimate strength to be calculated with small computing time and a good accuracy. Using the present method, characteristics of the stiffener including torsional rigidity, bending and tripping can also be clarified.

본 논문에서는 주변 단순 지지된, 용접된 편면 보강판의 압축 최종 강도를 구하는 간략한 방법을 제안하고자 한다. 우선, 용접에 의한 변형 및 잔류응력과 같은 초기결함을 간략한 방법으로 추정하고, 이 초기결함이 존재하는 보강판의 붕괴 양식을 가정하여, 각 양식에 대해 최종 강도를 구하고, 여러 붕괴 하중에 때해 최소치를 택함으로 보강판의 붕괴 하중을 얻는다. 보강판이 최종 강도 상태에 달하기까지 붕괴 과정을 다음과 같이 가정한다. (1) 보강판의 전체 좌굴$\rightarrow$보강재의 굽힘에 의한 전체 붕괴 (2) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$판재의 국부 붕괴$\rightarrow$보강재의 전단면 항복에 의한 전체 붕괴 (3) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$보강재의 굽힘에 의한 전체 붕괴 (4) 판재의 국부 좌굴$\rightarrow$판재의 국부 붕괴$\rightarrow$보강재의 비틂 변형(tripping)에 의한 전체 붕괴 붕괴 하중 계산을 위해 Rayleigh-Ritz 법에 기초한 탄소성 대변형 해석을 수행하고, 소성 붕괴선을 가정한 소성 해석을 수행하여 탄성 해석선과 소성 해석선의 교점을 최종 강도로 택한다. 본 방법을 비선형 유한요소법과 비교해 보면 극히 짧은 계산 시간에 양호한 결과를 산출한다는 것을 알 수 있다. 본 방법에 의한 해석 결과를 통해 판재의 국부 거동에 미치는 보강재의 비틂 강성의 효과를 고찰하였고, 보강재의 굽힘에 의한 전체붕괴와 비틂 변형(tripping)에 의한 전체 붕괴의 기준이 되는 보강재의 형상을 제시할 수 있었다.