The seismic design range for the national public facilities and power plant is expanded such as it becomes the earthquake Disaster Relief Act with the finance since 2008 as the seismic design concept is highly regarded, etc. The reinforcement of the brace is essential for the seismic performance security of the structure which is unable to be satisfied the current seismic design criteria. The tension brace in which the slenderness ratio is big was designed to the unique lateral force resistive element. And the buckling is generated in the first stage and it is unable to exhibit the structural capability. In this research, the buckling strength improvement the reinforcing method of the suggested tension brace tries to be verified through the experiment.

장스팬 철골부재설계시, 응력보다는 처짐에 의해 부재단면이 결정되며 이러한 경우 춤을 극대화 할 수 있는 셀룰러 빔이 매우 유리하다. 셀룰러 빔은 웨브의 단면결손으로 인해 웨브의 좌굴강도가 일반형강보의 비해 작아지게 된다. 본 논문에서는 셀룰러 빔의 개구부간격과 직경비, 그리고 개구부직경과 웨브두께비를 주요변수로 비선형 유한요소해석을 통해 웨브포트의 좌굴강도를 평가하였다. 또한 이를 BS5950 Part 1에서 제시하고 있는 기준과 비교분석하였다.

최근, 건설되어지는 강구조물들의 장경간화 및 고층화로 인하여 고강도강재의 적용이 점차 요구되고 있다. 고강도강재는 적용구조물들을 공간 및 두께들 감소시킴으로써 외관성 및 경제성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 고강도 강재의 적용을 위해서는 좌굴에 대한 기준이 필요하나 현재 국내의 경우 이러한 좌굴에 관한 연구가 미흡하다. 이에 본 연구에서는 3차원 탄소성 유한변위 프로그램을 이용하여 고강도 박스단면 트러스 부재의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 고강도강재를 적용한 박스단면 트러스부재의 허용 압축응력에 대한 기준을 제안하였으며 그 적용성을 확인하였다. 그리고 고강도 트러스 부재의 설계에도 적용할 수 있음을 명확히 하였다.

본 논문은 강사장교의 극한강도를 다루고 있다. 강사장교의 극한강도를 평가하기 위하여 비선형 비탄성 해석 접근법과 분기점 좌굴 고유치해석 접근법인 유효접선탄성계수법을 사용하여 예제를 수행하였다. 이를 위하여 초기형상을 고려한 실용적인 비선형 비탄성 해석기법을 제시하였다. 초기형상 해석 시각 형상해석 단계마다 보-기둥 부재의 부재력 대신 개선된 구조물형상을 고려하였다. 보-기둥 부재의 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였고, 재료적 비선형은 CRC 접선계수와 포물선 함수를 사용하여 고려하였다. 또한, 케이블 부재의 기하학적 비선형은 할선탄성계수 값을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 제안한 해석기법으로 예측된 하중-변위 곡선들이 다른 연구에 의한 결과들과 비교 검증 되었으며, 제시된 3차원 강사장교 모델들에 대하여 제안한 해석기법과 비탄성 좌굴해석을 사용하여 극한강도를 비교하였다.

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있는데, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적이다. 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 매로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우가 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 매, 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지가 된다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적이고 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 설계식이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형 유한요소법을 근간으로 한 해석코드인 ANSYS(7.1)를 사용하여 시리즈해석을 수행하였다.

본 논문에서는 좌굴방지 가새 (BRBF)가 설치된 중저층 철골조 구조물의 초과강도계수를 평가하였다. 해석 모델의 설계변수로는 건물의 층 수, 경간의 길이, 가새의 항복강도, 지진하중의 크기, 반응수정계수 등 다양하게 설정하였다. 초과강도계수는 ATC-19에서 제시하고 있는 방법에 따라 정적 비탄성해석을 이용하여 산정하였다. 해석결과에 따르면 본 연구에서 구한 BRBF의 초과강도계수는 AISC/SEAOC에서 BRBF에 관하여 제시한 초과강도계수 값보다 전체적으로 크게 나타났다.

비정형 판 부재의 탄소성 좌굴 강도를 평가할 수 있는 새로운 지표를 제안하였다. 부재 경계면에 작용하는 하중 또는 경계면의 변화 에 따른 외부일 또는 변형에너지를 부재의 평형 변형경로에 따라 계산하고, 이 에너지의 이차 변분량의 부호가 양에서 음으로 바뀌는 시점을 안 정한계로 제안하였다. 판 부재의 단면력을 등분포 또는 선형으로 근사한 상태로 단면력을 사용하여 좌굴한계를 평가하는 현 기법과는 반대로 단면력의 변화가 비선형적인 복잡한 경우에도 간단히 좌굴한계를 평가할 수 있다. 선형탄성 문제에 대해서는 본 기법의 결과와 전통적인 방법 이 동일한 결과를 도출한다.

Steel box girder has not only an excellent constructability but is also a lightweight structure. Compression flanges of steel box girder under negative moment need stiffeners to increase buckling strength, thereby increasing the construction cost. In this study, compression flanges using trapezoidally bended plates were investigated to replace existing flat flanges.

Elasto-plastic buckling strength is evaluated based on the procedure given by DNV-RP-C208. To calculate the safety margin of an irregular-shaped steel plates, usage factor in DNV-RP-C201 is modified then used.

TLP (Tension Leg Platform) is the marine structure for the buckling evaluated to ensure the safety. ABAQUS program was conducted the buckling of TLP. A global model which simulated entire TLP structure has too many elements. This leads a large consumption of time and the hardware for analysis. Therefore, dividing the global model into the detailed models and the local models are significant. In this study, the buckling strength evaluation of the TLP structure members was proceed via non linear finite element analysis presented in DNV-RP-C208.

In this study, the shear buckling strengths of the trapezoidal and sinusoidal corrugated plates with the same self-load were compared, and their characteristics and tendencies were analyzed. In the preceding comparative study of corrugation shapes, the corrugation wave depth and the corrugation wave angle were the same. As these target, A linear buckling analysis was conducted, and the differences in the shear buckling mode and the buckling stress were analyzed.

In this study, structural analysis was performed for the trapezoidal steel box girders. The girder is assumed to be made not by welded but by folded. Because the girder has no welded connection, the material can show its full strength without residual stresses. In the nonlinear analysis, however, there should be difference between sharp-corner girder and rounded-corner girder. Therefore, the parametric study was performed due to the radius of fillet to estimate the shear buckling strength of the girders.

본 연구에서는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하고 양단 및 일단 계단식 단면을 가지는 일축대칭 변단면 I형보의 해석적·이론적 연구를 토대로 하여 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 해석을 실시하였다. 하중조건으로는 비지지 길이 내 모멘트가 0인 지점이 개수에 따라 모델을 구분지어 적용시켰으며, 플랜지 길이방향 비, 너비 방향 비, 두께의 비로 변단면 I형보를 나타내었다. 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡변위로 적용하여 초기변형으로 고려하였다. 유한요소해석에 사용된 프로그램은 ABAQUS(2009)이며, 회귀분석프로그램인 MINITAB(2006)을 이용해 간편한 설계식을 제안하고 있다. 본 연구 결과에서 개발·제안된 식은 향후 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 대한 연구에 많은 도움이 될 것이다.

일반적으로 압축을 받는 판 구조는 국부 판좌굴 거동에 의해 압축강도가 현저히 저감하는 것을 방지하기 위해 종방향 보강재를 적용하여 세장비를 적절히 조정한다. 이 때 보강재로서 U형 단면 리브를 사용하는 것이 보다 효과적일 수 있으나, 정량적으로 평가할 만한 방법이 마땅치 않아 수치해석적으로 규명될 필요가 있다. 이에, 본 연구에서는 U리브의 단면 크기에 따라 실용적인 구현이 가능한 세 가지 U리브 형태를 상정하고 탄성좌굴강도에 대한 영향을 살펴보고자 한다. 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 3차원 해석모델을 수립하여 고유치 해석을 실시하였다. 이를 통해, 국부좌굴강도를 수치적으로 평가하였으며 U형 단면 리브를 적용함에 의해 좌굴강도가 증진하는 효과를 확인하였다. 세 가지 U리브 형태 중에서 단면이 작은 경우에 좌굴강도가 최대로 증가되는 경향을 볼 수 있다.

비탄성 구간 내 비지지 길이가 존재하는 휨부재의 극한거동특성을 자세히 살펴보면, 단면 내 비균일 항복응력 도달로 인하여 초기의 이축 대칭단면이 일축대칭으로, 최종적으로는 비대칭단면의 특성을 보이게 된다. 이러한 극한거동에 대한 해석적 연구결과의 실험적 검토는 개발된 설계식의 상용화를 위해서 필연적으로 수행되어야 한다. 일반적으로 사용되는 구조용 강재를 이용한 실험연구는 재료비 및 실험장비 사용에 있어 많은 비용을 유발하므로 본 연구에서는 연구대상 구조부재의 거동특성을 파악할 수 있는 소규모의 경제적인 재료사용과 실험 상황을 구현하여 소규모 실험실에서 모형실험을 실시하였다. 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 실험체의 극한강도를 산정하고, 기존에 개발된 제안식과의 비교를 통하여 I형 양단 스텝보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 간편 설계식의 적용성을 평가하였다. 유한요소해석결과와 실험결과는 9%의 차이를 보이고 있으며, 제안식과 실험결과는 7%의 차이를 보이고 있다. 향후 추가적인 실험연구를 통하여 간편 제안식의 적절성을 추가적으로 평가할 예정이다.

강구조물은 주로 도장에 의해 방식처리 되고 있지만, 장기간 사용함에 따라 강재표면에 부식손상이 발생하게 된다. 이러한 부식손상은 단면감소와 이로 인한 좌굴내하력을 저하시킬 우려가 있다. 현재 다양한 등단면형상과 지지조건에 대한 좌굴강도 추정식 및 설계식이 제안되어 있으나, 부식손상으로 인한 불규칙한 변단면 강부재의 축압축 좌굴강도 평가법은 아직 확립되어 있지 않다. 본 연구에서는 부식 손상된 가시설 강부재에서 절취한 강재시편의 축압축 좌굴실험을 실시하여, 부식강재의 좌굴강도 평가에 대한 기초적 연구를 수행하였다. 본 실험에서는 먼저 가시설 주형보의 웨브로부터 시편 지지길이를 200, 300, 400, 500, 600mm로 달리한 5종류 시편을 각각 2개씩 총 10개의 강재시편을 절취하고, 화학적 방법에 의해 녹을 제거하였다. 그리고 3차원 광학 스캐너를 이용하여 1×1mm 간격으로 표면형상을 측정하여, 각 시편의 잔존두께를 산출하였다. 그리고 10개의 부식 손상된 시편과 부식 손상되지 않은 무부식 시편 12개를 양단 완전고정지지 조건하에서 축압축 좌굴실험을 실시하여, 부식두께감소량 및 시편의 표면형상과 축압축 좌굴강도와의 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 부식 손상정도에 상관없는 무부식 등단면 강재와 동일하게 좌굴강도를 평가할 수 있는 불규칙 변단면 부식강재의 폭방향평균 최소두께 또는 평균잔존두께와 표준편차의 차로 계산되는 유효두께를 적용하여 축압축 좌굴강도을 추정할 수 있음을 제안하였다. 또한 이러한 결과를 실무에도 적용할 수 있도록 실용적인 부식강재의 잔존두께 측정간격도 제시하였다.

선체는 기본적으로 판부재들의 조합으로 구성되어 있으며 상당수는 유공판(Perforated plate)으로 이루어져있다. 선체에 설치된 유공판으로서는 선체 상갑판 해치(하역시설로 사용), 선저부의 거더와 플로어(중량경감과 선박 건조 및 검사시 통로확보용), 다이어프램(중량경감 및 파이프 관통의 목적)등이 있다. 이들 유공판에 압축하중이 작용하면 좌굴과 극한강도 특성이 크게 변화할 뿐만 아니라 수반되는 면내응력도재 분포하게 되어 심각한 문제를 발생한다. 실적선에서는 유공주위에 스티프너 보강을 통하여 취약한 좌굴강도 보완하고 있으며, 유공을 고려한 실선에서 사용 중인 유공보강판 모델을 적용하여 좌굴강도 및 극한강도를 파악할 필요성이 있다. 이와 같은 측면에서 각 조선소에서는 각국 선급들이 제시하는 유공판의 좌굴설계식을 사용하여 강도계산을 하고 있으나 임의의 유공크기에 대한 좌굴강도 및 극한강도 평가법을 찾기란 매우 어려운 일이다. 본 연구에서는 실선에서 사용 중인 유공보강판의 모델을 조사하여 비선형 유한요소법(ANSYS)을 사용하여 면내 압축하중이 작용하는 경우에 대해서 유공비, 웹 치수, 두께 그리고 보강재 단면을 변화시켜가며, 극한강도 시리즈 해석을 수행하고 압축극한강도에 미치는 영향을 검토하였다.

본 논문은 마그네트 천장크레인 거더에 대한 경량화를 위한 구조최적설계를 수행하였다. 최적화는 ANSYS 소프트웨어를 사용하여 거더의 중량에 대하여 수행되어졌으며, 특히 거더의 상판, 하판, 옆판 그리고 보강판의 두께인 치수에 초점을 맞추었다. 마그네트 크레인의 중량은 처짐, 응력, 고유진동수와 좌굴강도의 제한을 만족하며 약 15%까지 감량되었으며 또한, 구조적인 안전성이 거더의 판넬구조물의 좌굴해석에 의해 입증되었다. 구조최적화로 중량감소에 대해 예로부터 경험적으로 설계된 구조물을 설계하는 것에 매우 유용할 것으로 생각된다. 또한, 본 논문에서는 설계변수들이 목적함수와 상태변수에 미치는 민감도를 평가하였다.