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강 압축 부재의 잔류응력에 따른 기둥강도곡선의 비탄성영역에 대한 해석적 고찰
An Analytical Review on the Inelastic Region of Column Strength Curve Associated with Residual Stress of Steel Member under Axial Force 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.22 no.2, 2018년, pp.161 - 168  

시상광 ((주)케이아트엔지니어링종합건축사사무소)

초록
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이 연구는 CRC기둥강도곡선의 비탄성영역에 대한 해석적 고찰이다. CRC기둥강도곡선의 비탄성영역은 최대 잔류응력 크기 $0.5{\sigma}_y$와 Bleich이론을 기초로 하고 있다. 이는 실제로 알려진 최대 압축 잔류응력의 크기가 $0.3{\sigma}_y$인 경우 보다 다소 보수적이다. 본 연구는 열압연강재의 최대 압축 잔류응력의 크기를 $0.3{\sigma}_y$으로 고려하여 그에 따른 기둥강도곡선과 접선탄성계수 Et를 제안하고 이를 CRC에서 제안하고 있는 값들과 각각 비교 고찰한다. 축 압축력을 받는 비탄성 기둥의 응력은 기둥에 작용하는 하중이 좌굴을 일으키기 전에 재료의 비례한도를 넘어 항복점에 도달할 것이다. 따라서 점차적인 단면의 항복 상태에 따른 기둥강도곡선을 검토할 필요가 있다. 본 연구는 최대 압축 잔류응력 ${\sigma}_r=0.5{\sigma}_y$을 사용하여 재료의 항복에 따른 임계하중 곡선식을 유도하고 이를 CRC기둥강도곡선과 비교 고찰한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study is the analytical review on the inelastic region of CRC column strength curve. The inelastic region of CRC column strength curve is based on the Bleich theory and the maximum residual stress of $0.5{\sigma}_y$. This is somewhat conservative by considering the fact that the maxi...

주제어

#CRC기둥강도곡선   #접선탄성계수   #잔류응력   #재료비례한도  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 3σy 인 경우 보다 다소 보수적이다. 본 연구는 H-형강단면의 최대 압축 잔류응력의 크기를 0.3σy 으로 고려하여 그에 따른 기둥강도곡선과 접선탄성계수 Et를 제안하고 이를 CRC에서 제안하고 있는 값들과 각각 비교 고찰한다.
  • 7σy 에서 플랜지 외측이 항복하기 시작하여 하중이 증가함에 따라 점차적으로 항복하므로 단면의 항복 변화상태에 따른 기둥강도곡선을 검토할 필요가 있다. 본 연구는 최대 압축 잔류 응력 σr = 0.5σy을 사용하여 재료의 항복에 따른 임계하중 곡선식을 유도하고 이를 CRC기둥강도곡선과 비교 고찰한다.

가설 설정

  • 3σy 인 직선분포와 포물선 분포의 중간 상태로 알려져 있다. 여기서는 직선분포로 가정하고 복부의 단면2차모멘트와 플랜지 자체의 도심축에 대한 단면2차모멘트는 무시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
세장비가 충분히 작은 기둥에서도 항복점보다 작은 응력에서 좌굴이 일어나는 현상의 원인은 무엇인가? 1과 같이 탄성영역과 비탄성영역의 구분을 좌굴에 의한 파괴와 재료항복에 의한 파괴로 구별하였다. 그러나 세장비가 충분히 작은 기둥도 항복점보다 상당히 작은 응력에서 좌굴을 일으키는 경향을 발견하고 1950년 미국 리하이대학의 연구는 그 이유가 잔류응력 때문이라는 사실을 알았다. 그 후 Beedle과 Tall(1960)이 압축재의 거동에 영향을 미치는 잔류응력의 영향을 정확히 설명하였다.
19세기에 들어와 유효탄성계수이론이 제시된 배경은 무엇인가? 전통적으로 기둥은 Euler(1759)의 이론을 기초로 연구가 진행되었다. 19세기에 들어와 단주의 시험결과가 오일러공식 과 맞지 않자 Considere(1891)와 Engesser(1889)는 오일러이 론은 탄성영역에만 해당한다는 결론에 도달하고 오일러공식을 비탄성영역에도 적용할 수 있도록 유효탄성계수이론을 제시했다. 그 후 Kármán(1910)의 이중탄성계수이론, Shanly(1947) 의접선탄성계수이론 등 유효탄성계수에 대한 연구가 진행되었다.
CRC기둥강도곡선의 비탄성 영역이 점차적인 재료의 항복에 따른 기둥강도곡선과 큰 차이가 없는 이유는 무엇인가? CRC기둥강도곡선의 비탄성 영역은 점차적인 재료의 항복에 따른 기둥강도곡선과 큰차이가 없다. 이것은 축 압축력을 받는 비탄성 기둥의 응력은 기둥에 작용하는 하중이 좌굴을 일으키기 전에 재료의 비례한도를 넘어 항복점에 도달하기 때문이다.
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참고문헌 (12)

  1. Beedle, L. S. and Tall, L. (1960), Basic Column Strength, Journal of the Structural Division, ASCE, 86(ST7). 

  2. Bleich, F. (1952), Buckling Strength of Metal Structures, McGraw-Hill, New York . 

  3. Chajes, A. (1974), Principles of Structural Stability Theory, Prentice-Hall, New Jersey. 

  4. Chen, W. F. and Lui, E. M. (1987), Structural Stability Theory and Implementation, Elsevier, New York. 

  5. Consedere, A. (1891), Resistance Des Pieces Comprimees, Congres International des Procedes de Construction, Paris, 3. 

  6. Engesser, F. (1889), Ueber Die Knickfestigkeit Gerader Stabe, Zeitschrift fur Architektur und Ingenieurwesen, 35. 

  7. Euler, L. (1759), Sur la Force De Coionnes, Memores de l'Academie de Berlin. 

  8. Hoff, N. J. (1954), Buckling and Stability, Journal of the Royal Aeronautical Society, 58, Jan. 

  9. Johnston, B. G. (1966), Guide to Design Criteria for Metal Compression Members, 2nd ed , John Wiley & Sons, Inc.,New York. 

  10. Shanley, F. R. (1947), Inelastic Column Theory, Journal of the Aeronautical Sciences, 14(5). 

    상세보기

  11. von Karman, T. (1910), Untersuchungen uber knickfestigkeit, Mitteilungen uber Forschungsarbeiten auf dem Gebiete des Ingenieurwesens, Berlin, 81. 

  12. Yang, C. H., Beedle, L. S., and Johnston, B. G. (1952), Residual Stress and the Yield Strength of The Steel Beams, Welding Journal, 31(4). 

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