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| 순수 휨 하중을 받는 비조밀 플랜지 H형 스텝보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴강도 |
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손지민, 박종섭 |
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| Inelastic Lateral-Torsional Buckling Strengths of Stepped H-Beams with Noncompact Flanges Subjected to Pure Bending |
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Ji Min Son, Jong Sup Park |
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| Abstract |
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This paper investigates inelastic lateral-torsional buckling of doubly and singly stepped beams with noncompact flange subjected to pure bending. A three-dimensional finite-element program ABAQUS(2007) and a regression program MINITAB(2006) were used to analytically develop new design equation. Ratios of flange thicknesses, flange widths, and stepped lengths of the beam based on a typical section of $W14{ imes}90$ were considered as analytical parameters. Two groups of 27 and 36 cases for doubly and singly stepped beam, respectively, with a total of 252 case, were analyzed in the inelastic buckling range. The combined effects of residual stresses and geometrical imperfection on inelastic lateral-torsional buckling of beams are considered. The new proposed equation will definitely improve the current design methods for the inelastic lateral-torsional buckling problem and will increase the efficiency in building and bridge design. The solution can be easily used to develop new design equations for inelastic lateral-torsional buckling resistance of stepped beams subject to general loading condition such as a concentrated load, a series of concentrated loads or uniformly distributed load. |
| Key Words:
Inelastic Lateral-Torsional Buckling; Stepped Beam; Noncompact Section; Beam Design |
| 요지 |
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본 논문에서는 비조밀 플랜지가 사용된 H형강 휨부재에 양단 또는 일단 플랜지 보강된 스텝보에 순수 휨 하중을 받는 경우의 비탄성 횡-비틀림 좌굴에 관한 연구를 수행하였다. 3차원 유한요소 해석 프로그램 ABAQUS(2007)가 사용되었으며, 회귀분석 프로그램 MINITAB(2006)을 이용해 휨강도를 평가하기 위한 간편 설계식을 제안하였다. 해석에 사용된 비조밀 단면은 $W14{ imes}90$ 단면을 기본으로 하였으며, 양단 또는 일단 스텝보 계수는 길이방향비, 플랜지 너비방향비 및 두께비로 나타내었다. 양단 스텝보의 매개변수는 27개, 일단 스텝보는 36개의 매개변수와 비탄성 범위내 4가지 비지지 길이를 고려하여 총 252개의 유한요소해석을 실시하였다. 하중 조건으로는 양단에 균일모멘트가 작용하는 것을 고려하였으며, 비선형 해석을 위해 잔류응력 및 초기변형을 고려하였다. 본 연구를 통해 제안된 휨강도 산정식은 경제적이고 합리적인 설계에 쉽게 적용 가능할 것이며, 다양한 하중조건을 가지는 양단 또는 일단 계단식 단면 변화보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 설계식 개발에 적극 활용 될 수 있을 것이다. |
| 핵심용어:
비탄성 횡-비틀림 좌굴; 스텝보; 비조밀 단면; 보설계 |
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