탄성좌굴 고유치 및 2차 탄성해석법을 이용한 평면강절프레임의 개선된 좌굴설계법
An Improved Stability Design of Plane Frames using System Buckling and Second-order Elastic Analysis
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초록
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.
Abstract
An improved stability design method for beam-columns of plane frames is proposed based on system buckling analysis and second-order elastic analysis. For this, the tangent stiffness matrix of beam-column elements is first derived using stability functions and a procedure for evaluating effective buckling lengths is reviewed using elastic system buckling analysis. And then the second-order analysis procedure is presented considering effects and is compared with the closed-form solution through numerical examples. Design examples showing the validity of the proposed method are presented and their numerical results are compared with those obtained from the conventional stability design methods. Finally some useful conclusions are drawn.
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