A Study on the Design Criteria Relating to the Local Buckling of Pultruded FRP Structural Compression Members

펄트루젼 구조압축재의 국부좌굴 설계규준 개발에 관한 연구

  • Received : 2006.08.14
  • Accepted : 2006.10.10
  • Published : 2006.10.27

Abstract

Since FRP materials have various advantages over steel, many research activities to use them for the civil engineering applications are now in progress. The present paper deals with the local buckling behavior of FRP pultruded members as a first step toward the development of design criteria. In the design of compression members, it is very important to know not only if local buckling occurs or not but also which plate component governs local buckling, but it is not easy to perform this work in a rigorous manner. In the present paper, a simple and accurate equation which can compute the coefficients of buckling of orthotropic plates and local buckling of pultruded compression members is suggested by performing rigorous analysis, energy analysis, and parametric study. The local buckling strength and the plate component governing the local buckling behavior of thin-walled pultruded compression members can be easily determined by using the proposed equation.

섬유강화 플라스틱은 강재의 단점을 보완할 수 있는 다양한 장점을 가지고 있기 때문에 현재 건설구조재로 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 펄트루젼 FRP를 구조압축재로 사용하기 위한 설계식의 개발에 관한 연구의 일부로서 설계강도에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중 국부좌굴거동에 관한 연구이다. 직교이방성 판요소로 구성된 압축부재의 설계에서 국부좌굴의 발생 여부, 국부좌굴을 주도하는 판요소의 구별 등은 매우 중요한 설계요소이며, 이러한 거동을 정밀해법에 의해 계산하기란 매우 복잡하고 난해하다. 따라서, 본 연구에서는 펄트루젼 압축부재의 설계규준 개발을 위해 필요한 국부좌굴계수를 정밀해법, 에너지법, 매개변수 해석 등의 방법을 적용하여 정확하면서도 쉽게 직교이방성판의 좌굴계수와 펄트루젼 압축부재의 국부좌굴계수를 계산할 수 있는 근사식을 제안하였으며 제안된 근사식을 사용하여 펄트루젼 압축부재의 국부좌굴발생 여부 및 국부좌굴을 주도하는 판요소를 구별할 수 있는 방법을 제안하였다.

Keywords

References

  1. 윤순종, 문환두, 이원복 (1995) 직교이방성 박판부재의 국부좌굴 설계규준에 관한 연구, 대한토목학회 논문집, 제15권, 제3 호, pp. 533-544
  2. 주형중, 정재호, 이승식, 윤순종 (2004) 펄트루젼 I형 기둥의 국 부좌굴강도, 대한토목학회 정기 학술대회 논문집, pp. 629-634
  3. 주형중, 최대진, 윤순종 (2006) 하중-저항계수설계법을 적용한 강구조부재의 설계전산화, 한국강구조학회 학술발표 논문집, pp. 626-631
  4. 정재호, 윤순종 (2003) 펄트루젼 구조용 휨부재의 국부좌굴 거 동, 한국복합재료학회 춘계학술대회 논문집, pp. 147- 151
  5. 채수하 (1994), 직교이방성 박판단주의 해석에 관한 연구, 석사 학위논문, 홍익대학교
  6. Jung, J. H. (2003) A Simplified Analytical Model for the Local Buckling of Pultruded Box-Shape Flexural Members, Ph. D. Thesis, Hongik University, Seoul
  7. Jung, J. H., Yoon, S. H., and You, S. K. (2003) Approximate Solution for Finding the Buckling Strength of Orthotropic Rectangular Plates, Journal of the Korean Society for Composite Materials, Vol. 16, No. 5, pp. 28-31
  8. AISC (2003) Manual of Steel Construction, Load & Resistance Factor Design, 3rd ed., American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois
  9. Bulson, P. S. (1969) The Stability of Flat Plates, American Elsevier Publishing Company Inc., New York
  10. Salmon, C. G. and Johnson, J. E. (1996) Steel Structures (Design and Behavior), Fourth ed. Prentice Hall, New Jersey
  11. Shih, B. H. (1994) On the Analysis of Fiber Reinforced Polymeric Bridge Components, Ph. D. Thesis, Georgia Institute of Technology, Atlanta
  12. Timoshenko, S. P. and James, M. G. (1961) Theory of Elastic Stability, 2nd ed. McGraw-Hill, New York
  13. Yoon, S. J. (1993) Local Buckling of Pultruded I-Shape Columns, Ph. D. Thesis, Georgia Institute of Technology, Atlanta