Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
권호 표지

Evaluation of Lateral-Torsional Buckling Strength of I-Girder with Corrugated Web under Uniform Bending

균일한 휨모멘트가 작용하는 파형강판 복부판 I-거더의 횡-비틂 좌굴강도 평가

  • 문지호 (고려대학교 건축사회환경공학과) ;
  • 이종원 (현대기술연구소 토목기술부) ;
  • 최병호 (RIST, 강구조연구소) ;
  • 이학은 (고려대학교 건축사회환경공학과)
  • Received : 2007.06.10
  • Accepted : 2007.10.10
  • Published : 2007.10.27
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper presents theoretical and finite element analysis results for the lateral-torsional buckling of I-girders with corrugated web under uniform bending. Lateral-torsional buckling is a major design aspect for flexural members composed of thin-walled I-section. However, torsional rigidities such as the warping constants of the I-girders with corrugated web are not fully understood yet. In this paper, bending and pure torsional rigidities of I-girders with corrugated web are first described using the results of previous researchers. Then, the location of the shear center and the warping constants are derived. Using the derived section properties of I-girders with corrugated web, the lateral-torsional buckling strength is determined. Finite element analyses are conducted and the proposed lateral-torsional buckling strength of I-girders with corrugated web is successfully verified. Finally, the effects of corrugation profiles of the web on the lateral-torsional buckling load of I-girders with corrugated web are discussed.

본 연구에서는 균일한 휨모멘트가 작용하는 파형강판 복부판 I-거더의 횡-비틂 좌굴강도에 관하여 이론적 접근 및 유한요소해석을 이용하여 연구를 수행하였다. 횡-비틂 좌굴 강도는 박판 구조를 갖는 I-단면의 휨부재를 설계 하는데 중요한 인자이다. 하지만 파형강판 복부판 I-거더의 뒴비틀림 상수와 같은 비틀림 거동에 대한 이해가 현재까지는 부족한 실정이며, 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 휨 및 순수 비틀림 상수를 기존 연구자들의 결과를 이용하여 요약하였으며, 그 후 파형강판 복부판 I-거더 단면의 전단 중심의 위치와 뒴비틀림 상수를 유도하였다. 이러한 단면 상수들을 이용하여 파형강판 복부판 I-거더의 횡-비틂 좌굴 강도를 결정하였으며, 유한요소해석을 수행하여 제안된 파형강판 복부판 I-거더의 횡-비틂 좌굴 강도를 검증하였다. 마지막으로 파형강판의 기하학적 제원이 횡-비틂 좌굴강도에 미치는 영향에 관하여 연구를 수행하였다.

Keywords

References

  1. 길홍배, 이승록, 이학은, 윤태양 (2004) '제형파형강판을 사용한 교량 복부판의 탄성 전단 좌굴에 관한 연구' 대한토목학회 논문집, 제24권 1A호, pp. 197-202
  2. 문지호, 이승록, 길홍배 , 이학은 (2004) '제형파형강판 복부판의 전단거동에 관한 실험 연구' 대한토목학회논문집, 제24권 2A호, pp. 409-419
  3. 이종원, 길홍배, 이학은 (2005) 제형파형강판의 탄선 연성전단좌굴 거동' 한국강구조학회 논문집, 17권 6호, pp. 707-715
  4. Abbas, H. H., Sause, R., and Driver, R. G. (2006) Behavior of corrugated web I-girders under in-plane loading, J. Engrg, Mech., ASCE, 132(8), pp. 806-814 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(2006)132:8(806)
  5. Abbas, H. H., Sause, R., and Driver, R. G. (2007) Analysis of flange transverse bending of corrugated web l-girders under in-plane loads, J. Struct. Eng., ASCE 133(3), pp. 347-355 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2007)133:3(347)
  6. ABAQUS Standard user's manual version 6.2 (2001), Hibbit, Karsson and Sorensen Inc
  7. Cafolla, J. (1995) Corrugated Webs and Lateral Restraints in Palte Girders for Bridges, Ph D Thesis, University of Warwick, Coventry, UK
  8. Driver, R. G., Abbas, H. H., and Sause, R. (2006) Shear behavior of corrugated web bridge girders, J. Struct. Engrg., ASCE, 132(2), pp. 195-203 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2006)132:2(195)
  9. Easley, J. T. and McFland D. E. (1969) Buckling of light-gauge corrugated metal shear diaphragms, J. Struct. Div., ASCE, 95(ST7), pp. 1497-1516
  10. Elgaaly, M., Hamilton, R. W., and Seshadri A. (1996) Shear strength of beam with corrugated webs, J. Struct. Engrg., ASCE, 122(4), pp. 390-398 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1996)122:4(390)
  11. Elgaaly, M., Seshadri A., and Hamilton, R. W. (1997) Bending strength of steel beams with corrugated webs, J. Struct. Engrg., ASCE, 123(6), pp. 772-782 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1997)123:6(772)
  12. Elgaaly, M., and Seshadri A. (1998) Shear built-up girders with trapezoidally corrugated webs, AISC Engineering Journal, First Quarter, pp. 1-11
  13. Gil, H., Lee, S., Lee, J., and Lee, H. E. (2005) Shear buckling strength of trapezoidally corrugated steel webs for bridges, Journal of the Transportation Research Board, CD II-S, pp. 473-480
  14. Hamilton, R. W. (1993) Behavior of welled girders with corrugated webs. Ph.D. Thesis, University of Maine, Orono, Maine, Canada
  15. Heins, C. P. (1975) Bending and torsional design in structural members, Lexington Books, D. C. Heath and Company, Massachusetts, USA
  16. Johnson, R. P., and Cafolla, J. (1997) Corrugated webs in plate girder for bridges, Proc. Instn Civ. Engrs Structs & Bldgs, 123, pp. 157-164
  17. Lindner, J. (1990) Lateral torsional buckling of beams with trapezoidally corrugated webs, Stability of Steel Structures, Budapest, Hungary, pp. 305-310
  18. Samanta A. and Mukhopadhyay M. (1999) Finite element static and dynamic analyses of folded plates, Eng. Stuct., 21, 227-287
  19. Sayed-Ahmed, E. Y. (2005) Lateral torsion-flexure buckling of corrugated web steel girders, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Structures & Building, 158(1), pp. 53-69