Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
권호 표지

A Study on the Structural Behavior and the Strength of Circular Hollow Steel(CHS) Section Columns

원형강관 기둥의 구조적인 거동 및 강도에 관한 연구

  • 강두원 (롯데건설, 토목사업부) ;
  • 권영봉 (영남대학교 건설시스템공학과)
  • Received : 2009.09.15
  • Accepted : 2009.10.10
  • Published : 2009.10.27
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Abstract

This paper describes the structural behavior and the ultimate strengths of circular hollow steel (CHS) sections based on a series of compression tests. The ultimate strengths of CHS section columns are mainly dependent on both diameter-thickness ratio and column slenderness ratio. For the CHS sections with a high diameter-thickness ratio, an elastic or an inelastic local buckling may occur prior to the overall buckling, and it may decrease the column strength. Test sections were fabricated from SM400 steel plate of 2.8 mm and 3.2 mm in thickness and were tested to failure. The diameter-thickness ratios of the test sections ranged from 45 to 170 to investigate the effect of local buckling on the column strength. The compression tests indicated that the CHS sections of lower diameter-thickness ratio than the yield limit in the current design specifications showed an inelastic local buckling and a significant post-buckling strength in the local mode. Their ultimate stresses were larger than the nominal yield stress. It was known that the allowable stresses of the sections predicted by the Korean Highway Bridge Design Specifications (2005) were too conservative in comparison with test results. The Direct Strength Method which was newly developed was calibrated for application to the CHS sections by the experimental and numerical results. The Direct Strength Method proposed can predict properly the ultimate strength of CHS section columns whether a local buckling and an overall buckling occur nearly simultaneously or not.

본 논문에는 압측실험 결과에 근거한 원형강관의 구조적인 거동 및 설계강도에 대하여 기술하였다. 원형강관 기둥의 극한강도는 직경-두께비 및 세장비에 의하여 결정된다. 원형강관의 직경-두께비가 큰 경우 전체좌굴 발생 이전에 탄성 및 비탄성 국부좌굴이 일어나게 되어 기둥강도를 감소시키게 된다. 원형강관의 국부좌굴이 기둥강도에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두께 2.8mm, 3.2 mm인 SM400 강판을 용접하여 직경-두께비 45에서 170까지인 원형강관을 제작하여 압축실험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 직경-두께비가 현행 설계기준의 항복한계보다 작은 원형강관의 경우에도 비탄성국부좌굴이 발생하였으나 상당한 크기의 후좌굴강도를 보여 최대응력은 항복강도를 상회하였다. 도로교설계기준(2005)에 의한 허용응력은 실험결과와 비교하여 상당히 안전치로 나타났다. 최근에 개발된 직접강도법을 원형강관에 적용하기 위하여 실험 및 수치해석 결과와 비교한 결과, 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 전체좌굴의 혼합 유무와 상관없이 원형강관 기둥의 극한강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

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