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전체 좌굴 대 국부 좌굴. 이것은 무엇을 의미하는가?

20. 08. 2023

Steel

Connection

AISC (USA)

Overall check

Buckling

EN (Eurocode)

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전체 좌굴과 국부 좌굴에 대해 명확히 알아보겠습니다. 차이점은 무엇인가요? 결정적인 요소는 무엇인가요? 잠재적으로 위험한 안정성 민감 설계를 어떻게 피할 수 있을까요?

설계 기준에 따르면, 변형으로 인한 관련 내력 또는 모멘트의 증가 또는 구조 거동의 기타 변화를 무시할 수 있는 경우 구조물에 1차 해석을 사용할 수 있습니다.

이 증가를 무시할 수 있는지 여부를 평가하기 위해 임계 좌굴 계수 α_cr 을 사용할 수 있습니다. 좌굴 계수가 15(소성 설계의 경우) 또는 10(플레이트의 응력이 탄성 범위에 있는 경우)보다 높은 경우, 부재(연결 포함)에 대한 전체 좌굴을 무시할 수 있습니다.

국부 좌굴은 개별 플레이트(스티프너, 기둥 웨브)에 적용되며, 해당 한계 좌굴 계수는 설계 기준 및 연구 실험에 따라 설정됩니다. 좌굴 계수가 다음과 같은 경우 국부 좌굴의 영향은 무시할 수 있는 것으로 간주됩니다:

≥ 2 - 4면 지지 플레이트의 경우
≥ 3 - 3면 지지 플레이트의 경우
≥ 4 - 2면(인접) 지지 플레이트의 경우
≥ 15 - 2면(대향) 지지 플레이트의 경우

영상에서 다양한 유형의 좌굴과 좌굴 계수 및 좌굴 형상을 고려하여 이를 처리하는 방법을 확인할 수 있습니다.

해석된 부재에서 예상할 수 있는 좌굴 유형에 대한 보다 포괄적인 설명은 선형 좌굴 해석(LBA)에 관한 문서를 참조하십시오.

특정 경우에 좌굴 결과를 어떻게 평가하는가?

우선, 좌굴 해석을 사용하여 탄성 임계 좌굴에 도달하기 위한 최소 하중 증폭 계수 α_cr을 결정해야 합니다. IDEA StatiCa는 결과 표에서 좌굴 계수를 제공하며, 각 계수에 대한 좌굴 형상은 3D 뷰에서 확인할 수 있습니다.

전체 해석에 대한 한계값은 EN 1993-1-1:2005 Cl. 5.2.1에서 확인할 수 있습니다.

예제 1

첫 번째 예제에서는 연결 플레이트로 연결된 보에 압축력이 적용됩니다.

기하학적 선형 계산의 결과가 제공되며 첫 번째 계수는 8.76입니다. EN 1993-1-1:2005 Cl. 5.2.1에 따르면, 이 접합부가 보 자체의 안정성에 결정적이므로 한계값은 15이며, 결론적으로 이 연결은 좌굴 해석을 통과하지 못했습니다. 더불어 이 편측 연결 플레이트는 압축 구성에서 가새로서 위험합니다.

거셋 플레이트의 좌굴 저항을 계산하는 방법은 여기를 참조하십시오.

예제 2

반면, 연결부의 대부분의 플레이트의 경우 국부 좌굴이 발생할 수 있으며, 철저한 해석이 필요한 임계 좌굴 계수 α_cr의 최대값은 일반적으로 더 작습니다. 스티프너와 전단력을 받는 기둥 패널의 경우, 임계 좌굴 계수가 3보다 높으면 좌굴을 고려할 필요가 없음이 검증되었습니다.

각 구성 요소에 대한 올바른 한계값을 결정하고 판단해야 합니다. 이 예제는 첫 번째 좌굴 모드가 계수 α_cr = 8.76 >> 3인 스티프너의 좌굴 모드임을 보여줍니다. 이 예제에서 첫 번째 좌굴 모드는 위험하지 않습니다.

좌굴 해석을 수행하고 결과를 처리할 때 엔지니어링적 판단이 필요합니다. 임계 좌굴 계수의 전체 또는 국부 한계값을 언제 사용할지가 핵심 문제이며, 올바른 답을 위해서는 설계된 구조물의 위상 및 구조 시스템에 대한 지식이 중요합니다. IDEA StatiCa는 접합부의 모든 부분에 대한 좌굴 형상과 임계 계수를 제공할 수 있지만, 기준에 따른 좌굴 규정 검토는 제공하지 않습니다.