3-D Frame Analysis and Design Using Refined Plastic-Hinge Analysis Accounting for Local Buckling

국부좌굴을 고려하는 개선소성힌지해석을 이용한 3차원 강뼈대 구조물 해석 및 설계

In this paper, 3-D frame design using refined plastic-hinge analysis accounting for local buckling is developed. This analysis accounts for material and geometric nonlinearities of the structural system and its component members. Moreover, the problem associated with conventional refined plastic-hinge analyses, which do not consider the degradation of the flexural strength caused by local buckling, is overcome. Efficient ways of assessing steel frame behavior including gradual yielding associated with residual stresses and flexure, second-order effect, and geometric imperfections are presented. In this study, a model consisting of the width-thickness ratio is used to account for local buckling. The proposed analysis is verified by the comparison of the LRFD results. A case study shows that local buckling is a very crucial element to be considered in second-order plastic-hinge analysis. The proposed analysis is shown to be an efficient, reliable tool ready to be implemented into design practice.

본 논문에서는 국부좌굴을 고려하는 개선소성힌지해석법을 이용하여 3차원 강뼈대 구조물의 설계기법을 개발하였다. 본 해석은 구조시스템 및 개별부재의 재료적 기하학적 비선형 거동을 고려한다. 더욱이, 종래의 개선소성힌지해석에서 국부좌굴효과에 의한 휨강도 감소 효과를 고려하지 못한 문제를 해결하였다. 강뼈대 구조물의 잔류응력과 휨에 의한 비선형성 및 기하학적 불완전성에 의한 점진적인 소성화효과를 고려하는 효율적인 방법을 기술하였다. 국부좌굴효과를 고려하기 위하여 단면의 폭-두께비로 구성되는 휨강도 감소모델을 사용하였다. 개발된 개선소성힌지해석법은 LRFD 설계방법과 비교함으로서 검증되었다. 예제해석을 통하여 국부좌굴효과는 개선소성힌지해석법에 고려해야 할 중요한 요소임을 나타내었다. 본 해석은 실제 설계에 활용할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 방법이다.