Modified Moment Gradient Correction Factor of Nonprismatic Beams

변단면보의 개선된 모멘트 구배 수정계수

  • 박종섭 (상명대학교 토목환경공학부)
  • Received : 2005.12.15
  • Accepted : 2006.03.02
  • Published : 2006.04.27

Abstract

New design equations for calculating the lateral-torsional buck ling moment resistances of stepped I-section beams with/without continuous lateral top-flange bracing subjected to a point load, a series of point loads, and a uniformly distributed load, are suggested based on the results of elastic finite-element analyses. The new equations presented in this study are compared with the current moment gradient modifiers presented by other researchers and specifications. Although the study paper presents mainly stepped-beam cases subjected to a point load and a uniformly distributed load. The proposed equations include the length-to-height ratio effects for stepped beams with continuous lateral top-flange bracing. The new moment gradient correction factors could be easily used to calculate the lateral-torsional buckling moment resistance of stepped I-beams.

본 연구에서는 비지지길이 양단에 계단식 단면 변화를 가지는 보에 대해 횡-비틀림 좌굴강도를 합리적으로 산정하기 위 한 새로운 모멘트 구배 수정계수를 개발, 제안하였다. 제안된 식은 건물과 교량에 사용된 보의 양단에 개별 지지만 존재하는 경우와, 슬래브 등이 타설되어 상부플랜지에 연속적인 횡방향 지지가 존재하는 경우로 구분되어 연구되었다. 새로운 모멘트 구배 수정계수식을 개발하기 위하여 유한요소해석 프로그램이 활용되었으며, 제안식은 기존에 발표된 식들과 비교 분석되었다. 구조물에 발생가능한 대부분의 하중조건이 본 연구에 고려되었으나, 본 논문에서는 하나의 집중하중과 등분포하중이 작용하는 경우를 중점으로 기술되었다. 본 연구에서는 비지지길이와 보작용시 적용 가능하도록 식이 개발 제안되었다. 본 논문을 통해 제안된 새로운 모멘트 구배 수정계수식들은 건물과 교량의 설계 및 유지관리 기술자들이 간편하고 경제적인 설계를 유도하는 데 크게 기여할 것이다.

Keywords

References

  1. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) (2004). LRFD Bridge Design Specifications, 3rd Edition, Washington, D.C
  2. American Institute of Steel Construction (AISC) (2004). Load and Resistance Factor Design, Second Edition, Chicago, Illinois
  3. Galambos, T. V. (1988). Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures, 4th Edition, Wiley, New York. NY.
  4. Galambos, T. V. (1998). Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures, 5th Edition, Wiley, New York. NY
  5. Helwig, T. A., Frank, K. H., and Yura, J. A. (1997). Lateral-torsional buckling of singly symmetric I-beams. Journal of Structural Engineering, ASCE, 123(9), pp.1172-1179. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1997)123:9(1172)
  6. Kirby, P. A., and D. A. Nethercot (1979), Design for Structural Stability, John Wiley and Sons, Inc., New York, NY
  7. MINITAB (2000). Minitab Handbook, 4th Edition, Duxbury Press, PA
  8. MSC/NASTRAN (1998). Quick Reference Guide, Version 70.5, The MacNeal-Schwindler Corporation, Los Angeles, CA
  9. MSC/PATRAN (2000), Introduction to MSC.Patran, PAT301 Exercise Workbook, MSC. Patran Version 9.0, The MacNeal-Schwindler Corporation, Los Angeles, CA
  10. Park J. S. and Kang Y. J. (2004 a). Flexural-Torsional Buckling of Stepped Beams Subjected to Pure Bending. Journal of Civil Engineering, KSCE Vol. 8, No. 1, pp.75-82
  11. Park J. S. and Kang Y. J. (2004 b). Lateral Buckling of Stepped Beams under Linear Moment Gradient. International Journal of Steel Structures, KSSC, No. 4, pp.71-81
  12. Park J. S., Stallings J. M., and Kang Y. J. (2004 c) Lateral-Torsional Buckling of Prismatic Beams with Continuous Top-Flange Bracing. Journal of Constructional Steel Research, Vol. 60, No. 2, pp.147-160 https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2003.08.013
  13. Timoshenko, S. P. and Gere, J. M. (1961), Theory of Elastic Stability, McGraw-Hill, New York, NY
  14. Trahair, N. S. (1993). Flexural-Torsional Buckling of Structures, CRC Press, Boca Raton, FL