This study is about the basic design technology to radically increase the structural stability of structural shell or tube, which are utilized in a variety of large structures like aircrafts, plant, bridges and buildings. Recent studies have revealed that the plates stiffened by closed-sections ribs can be designed to have greater strength as well as the reduction of used number of stiffeners. Then, the analytical models were selected based on the huge steel tube design and the finite element modeling has been conducted using the ABAQUS. Through this study, the elastic buckling strengths are compared with the flat plate buckling stress and the improved effect in the local buckling strength due to the closed-section ribs are numerically verified.

탄성 및 비탄성좌굴 고유치해석법을 이용하여 강절프레임의 보-기둥부재의 유효좌굴길이를 산정하는 개선된 방법을 제시한다. 이를 위하여 먼저 설계기준에 제시된 압축재의 내하력 곡선식으로부터 접선계수이론(tangent modulus theory)에 근거하여 세장비-접선계수(tangent modulus), 응력-변형률 곡선식을 유도한다. 이때 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 얻고, 비탄성 좌굴 고유치해석법을 제시하며 이를 이용하여 유효좌굴길이를 산정하는 방법을 제시한다. 해석예제를 통하여 강절프레임에 탄성 및 비탄성좌굴해석법에 의한 유효좌굴길이 비교결과를 제시하고, 매개변수 연구 결과를 제시한다.

탄성좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법과 2차 탄성해석기법을 이용하여 축력과 휨모멘트를 받는 강절프레임의 보-기둥부재에 대하여 개선된 좌굴설계법을 제안한다. 이를 위하여 먼저 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 유도하고, 탄성좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법을 고찰한다. 또한 강절프레임에 대하여 소위 P-Delta 효과를 고려하는 2차 해석법을 제시한다. 해석예제를 통하여 먼저 2차 탄성해석과 기하학적 비선형해석에 의한 결과를 비교하여 2차 해석의 정확성을 검증하고, 강절프레임에 대한 기존의 설계법과 본 연구의 개선된 좌굴설계법에 대한 수치결과를 비교, 검토를 행한다.

판의 탄소성 좌굴문제는 판 구조의 해석과 설계시의 중요성으로 인하여 상당한 관심이 모아져 온 분야이다. 본 연구에서는 유한요소법에 의한 효율적인 탄소성 좌굴해석 프로그램을 개발하였다. 탄소성 강성행렬을 구성하기 위한 소성이론으로는 실험결과와 잘 일치하는 Stowell의 변형이론을 사용하였으며, 좌굴하중을 해석하기 위해서는 고유치해석에 의한 반복기법을 사용하였다. 고유치해석에서는 불필요한 고유치의 계산을 피할 수 있는 subspace반복기법을 사용하였다. 해석결과를 Stowell이 제시한 이론해와 Pride에 의한 실험결과와 비교하여 프로그램의 타당성을 보이고, 이를 이용하여 단순지지, 또는 고정된 경계조건에 대하여 일축 또는 이축응력이 작용되는 여러 경우에 대하여 좌굴하중을 구하였다. 또한, 탄소성 좌굴에 미치는 형상비의 영향을 검토하였다.