Abstract
Generally the connection of members is defined as hinge or rigid. But, real joints on structure have to be considered semi-rigid connections because this permits relative rotation for members on joints. The purpose of this study is to derive a generalized tangential stiffness matrix of frames with semi-rigid connections and to develop a buckling analysis program. For the exact stiffness matrix, an accurate displacement field is introduced using an equilibrium equation for beam-columns under the bending and axial forces. Also, stability functions that consider sway deformation and force-displacement relations with rotational spring on ends were defined. In order to illustrate the accuracy of this study and the characteristics of semi-rigid for system buckling load, samples of angle-, portal- and 3-story frames with semi-rigid connections are presented, where the proposed approach is found to be in excellent agreement with other research results. Meanwhile, the application of codes such as Eurocode 3 and LRFD led to significant inaccuracies.
일반적인 강구조물의 연결은 강절(rigid) 또는 활절(hinge)로 취급되고 있으나 실제 강구조물은 연결부위에서 부재간의 상대적인회전이 허용됨으로 인해 부분강절(semi-rigid)의 특성을 갖게 된다. 본 연구에서는 부분강절을 회전스프링으로 가정하여 부재 단부에 적용시킨 평면 뼈대구조물의 엄밀한 접선강도행렬을 유도하고 이를 다시 탄성강도행렬과 기하학적 강도행렬로 분리 유도함으로써 부분강절을 갖는 평면 뼈대구조물의 안정성해석을 위한 일반화된 해석방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여, 보-기둥부재의 좌굴조건을 만족시키는 처짐함수로부터 안정함수(stability function)를 유도하고, 횡변위(sway)를 고려한 힘-변위관계와 적합조건을 고려하여 정확한 접선강도행렬을 제시하였다. 본 연구의 타당성과 실용성 제고를 위해 두 가지 방법에 의한 수치해석프로그램을 개발하였고 다양한 해석예제를 통해, 타 연구자 해석 결과와 비교하고 부분강절이 구조물의 좌굴강도에 미치는 영향에 대하여 조사한다.
