TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
표 4.9-1 저항계수의 결정을 위한 통계 자료

요소 형식

부재

인장

1.10

0.10

1.00

0.05

압축

1.10

0.10

1.00

0.05

휨

1.10

0.10

1.00

0.05

전단 및 웨브크리플링

1.10

0.10

1.00

0.05

조합 하중

1.05

0.10

1.00

0.05

부재의 그 외 한계상태1)

1.00

0.10

1.00

0.05

접합부 및 조인트

용접 접합부

1.10

0.10

1.00

0.10

볼트 접합부

1.10

0.08

1.00

0.05

나사못 접합부

1.10

0.10

1.00

0.10

타정공구직결 파스너

1.10

0.10

1.00

0.10

다른 연결재 혹은 파스너2)

1.10

0.10

1.00

0.15

콘크리트와의 접합부

1.10

0.10

0.90

0.10

목재와의 접합부

1.10

0.15

1.00

0.15

주1) 실험에선 발생하나 본 기준에서 다루지 않는 부재의 한계상태에 대하여

2) 아직 표에는 없는 강재간 연결재 혹은 파스너에 대해
4.9.2.2 구조성능을 확인하기 위한 시험
(1) 이 기준 또는 특정 참고문헌에 따라 공칭강도를 계산한 구조부재, 접합부 및 조립재에 대하여, 실제강도가 이 기준 또는 특정 참고문헌에서 관련 거동형상에 대해 규정한 공칭강도, 보다 작지 않다는 것을 입증하기 위한 확인실험을 수행할 수도 있다.
4.9.2.3 기계적 특성을 결정하기 위한 시험
(1) 원단면
3.4.2에 사용될 원단면의 기계적 특성을 결정하기 위한 시험은 이 장에 따라 수행하여야 한다.
① 인장시험 과정은 관련기준의 요구사항에 부합하여야 한다.
② 압축 항복강도는 짧은 시험체의 압축시험에 의거해 결정한다. 관련 전문기준을 참조한다.
압축 항복강도는 단면의 최대 압축강도를 단면적으로 나눈 값 혹은 다음 방법 중 하나로 결정된 응력 중 작은 값을 취하여야 한다:
가. 항복이 뚜렷하게 나타나는 강재의 경우, 항복강도는 자동기록 도표법 또는 재하 중 총변형률법에 의해 결정된다.
나. 항복이 점진적으로 나타나는 강재의 경우, 항복강도는 재하 중 변형률법 또는 0.2 퍼센트 오프셋법에 의해 결정된다.
재하 중 총변형률법이 사용될 경우, 항복강도가 0.2 퍼센트 오프셋법에 의해 결정된 값의 5 퍼센트 이내의 범위에 있다는 근거를 제시하여야 한다.
③ 사용 시 부재에 작용하는 하중의 주된 효과가 휨응력인 경우, 항복강도는 플랜지만으로 결정하여야 한다. 그러한 항복강도 결정 시, 각각의 시험체는 하나의 완전한 플랜지와 시험체에 대한 의 값이 1.0인 평판 폭 비가 되는 웨브의 일부 영역으로 구성하여야 한다.
④ 승인 및 조정을 위해서는, 각각의 마스터 코일에 대해 하나의 원단면 시험을 하여야 한다.
⑤ 제조업체의 선택사항으로서, 통상적인 승인 및 조정의 목적으로 인장 또는 압축 시험을 할 수 있으며, 이 경우 제조업체는 이러한 시험이 부재의 사용 시 발생하는 응력이 작용하는 단면의 항복강도를 확실히 나타낸다는 것을 입증하여야 한다.
(2) 성형단면의 평판요소
성형단면의 평판요소에 대한 기계적 특성 및 3.4.2에서 사용되는 원강재의 대표적인 기계적 특성을 결정하기 위한 시험은 이 장에 따라야 한다:
① 평판항복강도 는 대표적인 냉간성형 부재의 평평한 부분에서 길이방향으로 채취된 표 준인장쿠폰의 항복응력에 대한 가중평균에 의해 결정하여야 한다.
② 가중평균은 각각의 평평한 영역에 대한 평균 항복응력과 그 단면적의 곱의 합을 단면 내 평판의 총단면적으로 나눈 값이 되어야 한다.
③ 이러한 쿠폰의 정확한 수는 부재의 형상, 즉 단면 내 평판의 개수에 의해 결정되어야 하지만, 각각의 평판 중앙부에서 최소 하나의 인장쿠폰은 절취하여야 한다.
④ 만약, 실제 원강재의 항복강도가 공칭항복강도를 초과할 경우, 평판항복강도 는 시험값을 실제 원강재의 항복강도에 대한 공칭항복강도의 비로 곱하여 보정해야 한다.
(3) 원강재
원강재의 특성으로부터 3.4.2에 따라서 산정한 냉간성형 후 증가된 항복응력을 단면에 사용할 경우, 다음의 규정을 3.2에 기재된 KCS 시방서와는 달리 생산된 강재에 적용하여야 한다.
① 승인 및 조정의 목적으로 원강재의 인장 항복강도와 인장강도의 대표값을 확정하기 위해서는 최소한 네 개의 인장시편을 각각의 마스터 코일로부터 절취하여야 한다.
② 시험체는 코일의 외단부 주변의 폭 4분점에서 길이방향으로 절취하여야 한다.
4.10 사용성 설계
(1) 이 절은 유효폭법 및 직접강도법을 이용한 사용성 결정 및 플랜지 말림에 대해 다룬다. 4.1장에 기술된 직접해석법에 사용되는 저감된 강성은 이 장의 규정과 함께 사용해서는 안 된다.
4.10.1 유효폭법에 대한 사용성 판정
(1) 사용하중에 의한 임의의 모멘트 에서의 휨처짐은 4.12에 따라 산정한 유효단면2차모멘트 를 이용하여 산정할 수 있다.
4.10.2 직접강도법에 대한 사용성 판정
(1) 사용하중에 의한 임의의 모멘트 에서의 휨처짐은 전체 단면2차모멘트 를 다음 식 (4.10-1)에 주어진 유효 단면2차모멘트, 로 감소시켜 산정할 수 있다:
여기서, : 4.4장의 직접강도법에서 정의된 공칭휨강도 , 단 모든 수식에서 를 으로 치환한다.
: 고려하는 부재의 사용하중에 의한 모멘트
4.10.3 플랜지 말림
(1) 휨부재의 플랜지가 예외적으로 넓고 말림의 최대량 혹은 중립축 방향으로의 플랜지 이동을 제한할 필요가 있을 경우, 다음과 같이 식 (4.10-2)을 플랜지 판의 구속 여부에 상관없이 압축 및 인장 플랜지에 적용할 수 있다:
여기서, : 웨브면에서 돌출한 플랜지의 폭 혹은 상자형 또는 U형 단면에서는 웨브사이의 거리의 절반
: 플랜지 두께
: 보의 춤
: 강재 탄성계수
: 감소하지 않은 전체 플랜지 폭으로 산정한 평균응력 (부재가 유효설계폭 과정에의해 설계된 경우 평균응력은 실제폭에 대한 유효설계폭의 비를 곱한 최대응력과 동일하다.)
: 플랜지 말림 변위량
4.11 피로 설계
(1) 이 절은 피로한계상태로 정의하는 균열 및 진행성파괴를 유발하기에 충분한 빈도 및 강도의 탄성범위내 응력이 반복적으로 작용하는 냉간성형강 구조부재 및 접합부를 다룬다.
(1) 반복하중이 설계 고려사항일 경우, 사용하중 조합을 기반으로 산정된 응력에 이 장의 규정을 적용하여야 한다.
① 최대 허용인장응력은 이다. 응력범위는 적재하중의 적용 혹은 제거로 인한 응력변화의 크기로 정의해야 한다.
② 응력 반전의 경우, 최대 인장 및 압축 반복응력의 절대값의 합 혹은 균열 발생가능 시점에서 반대방향으로의 최대 전단응력의 절대값의 합으로 응력범위를 산정한다.
③ 일반적인 건물의 횡력저항시스템 및 건물외피요소에 작용하는 지진 또는 풍하중의 효과에 대해서 피로를 고려할 필요는 없다.
④ 활하중의 응력범위가 표 4.11-1에 주어진 피로임계응력 보다 작을 경우 피로를 고려할 필요가 없다. 활하중의 적용 반복횟수가 20,000번 미만일 경우 피로강도는 평가할 필요가 없다.
⑤ 이 장의 규정에 의해 결정된 피로강도는 부식방지 처리되었거나 혹은 유해하지 않은 환경에 노출된 구조물에 적용하여야 한다.
⑥ 이 장의 규정에 의해 결정된 피로강도는 섭씨 149℃를 초과하지 않는 온도에 노출된 구조물에 적용하여야 한다.
⑦ 계약서에는 접합부에 대해 용접사이즈를 포함한 완벽한 상세를 제공하거나, 또는 계획된 설계수명과 모멘트, 전단력 및 반력의 최대범위를 규정하여야 한다.
표 4.11-1 냉간성형 강구조물에 대한 피로 설계변수

요소 타입

응력

범주

(MPa)

참고

그림

전단 단부 및 냉간성형 모서리를 포함하는 금속 모재 및 압연 표면처리된 요소

I

3.2×1010

172

그림 4.11-1

길이방향으로의 연속 용접에 의해 접합된 부재에서 금속 모재 및 용접 금속

II

1.0×1010

103

그림 4.11-2

플레이트나 보에 용접으로 부착된 요소, 50.8mm 이하의 횡방향 모살용접 및 연속적인 길이방향 모살용접, 볼트나 나사못 접합부, 점용접

III

3.2×109

110

그림 4.11-3

그림 4.11-4

작용응력 방향과 평행한 50.8mm 초과의 길이방향 모살용접된 요소 및 작용응력 방향과 평행한 단속용접

IV

1.0×109

62

그림 4.11-4
그림 4.11-1 응력범주 I에 대한 일반적인 상세
그림 4.11-2 응력범주 II에 대한 일반적인 상세
(1) 직교방향 용접

응력범주 III

(2) 길이방향 용접

응력범주 III, L≤50mm

응력범주 IV, 50mm＜L≤100mm

그림 4.11-3 응력범주 III 및 IV에 대한 전형적인 부착 요소
(1) 아크 점 또는 플러그 용접

(2) 나사못

그림 4.11-4 응력범주 IV에 대한 전형적인 부착 요소
4.11.2 최대응력과 응력범위의 산정
(1) 탄성해석에 근거하여 응력을 산정한다.
① 기하학적 불연속에 대한 응력집중계수로 응력을 증폭하지 않아야 한다.
② 축인장력을 받는 볼트 및 나사부는 해당될 경우 지렛대효과를 포함하여 응력을 산정한다.
③ 휨과 축력의 조합응력인 경우, 각각의 최대응력은 적용된 하중의 동시작용을 반영하여 결정하여야 한다.
④ 대칭단면의 부재에 대해, 파스너와 용접부는 부재축에 대해 대칭으로 배열하거나 혹은 편심으로 인한 영향이 포함된 전체응력을 포함하여 응력범위를 산정한다.
⑤ 축응력을 받는 L형강 부재에 대해, 연결용접부의 무게중심이 L형강 단면의 무게중심선과 접합된 다리의 중심 사이에 위치할 경우, 편심에 의한 효과는 무시한다. 만약 연결용접부의 무게중심이 이 영역을 벗어난 경우, 접합부 편심에 의한 영향을 포함한 전체응력을 포함하여 응력범위를 산정한다.
4.11.3 설계응력의 범위
(1) 응력의 범위는 다음과 같이 모든 응력범주에서 식 (4.11-1)을 이용해 계산된 설계응력범위를 초과하지 않아야 한다.
여기서, : 설계응력범위
: 단위 변환을 위한 계수
= 327 (SI 단위)
: 표 4.11-1에서 정해진 상수
N : 설계수명 내의 응력범위 변동수
= 1일 응력범위 변동수설계수명 년 수
: 피로 임계응력, 표 4.11-1에 제시된 확정되지 않은 설계수명에 대한 최대응력범위
4.11.4 볼트와 나사부
(1) 전단력이 작용하는 기계적으로 접합된 연결부에 대해, 연결된 재료 내의 최대 응력범위는 식 (4.11-1)을 이용해 계산된 설계응력범위를 초과하지 않아야 한다. 계수는 의 값을 취한다. 피로임계응력 는 48 MPa의 값을 취한다.
(2) 완전히 체결되지 않은 고장력볼트, 일반볼트 그리고 절삭, 연마 혹은 압연나사산을 지닌 나사형앵커로드에 대해, 지렛대 작용에 의한 하중이 추가된 축력 및 모멘트로부터 인장 순단면적에 대한 인장응력의 최대범위는 식 (4.11-1)을 이용해 계산된 설계응력범위를 초과하지 않아야 한다. 계수는 의 값을 취한다. 피로임계응력 는 48 MPa의 값을 취한다.
(3) 인장 순단면적은 식 (4.11-2)을 이용해 계산하여야 한다.
여기서, : 인장 순단면적
: 공칭 직경 (몸체 직경)
: 피치 (나사선 당 mm)
4.11.5 제작에 대한 특별 요구사항
(1) 응력장에 평행한 용접부의 뒷댐재는 원래 자리에 남겨둘 수 있으며, 만약 사용된다면, 연속되어야 한다.
(2) 응력장에 직교하는 용접부의 뒷댐재를 사용하는 경우에는 제거하여야 하며, 접합면은 이면 가우징하고 용접하여야 한다.
(3) 반복 응력범위에 속하는 불꽃-절단된 단부는 관련 기준의 용접조항에 부합되게 25μm를 초과하지 않는 표면거칠기를 가져야 한다.
(4) 절단부, 따냄부 그리고 용접접근공의 오목한 모서리는 9.53mm 이상의 절단부 반경 형성을 위해 사전-드릴링 또는 서브-펀칭 및 구멍의 리밍 또는 열절단에 의해 절단반경을 형성 한다.
(5) 만약 반지름 부분이 열절단에 의해 형성된다면, 잘린 표면은 관련 기준의 용접조항 또는 그 외 승인된 동등 기준에 부합되게 25μm를 초과하지 않는 표면거칠기의 홈이 없는 곡선형 전이부로 된 밝은 금속윤곽을 지니도록 연마 처리 한다.
(6) 큰 인장응력이 작용하는 영역의 횡방향 맞댐이음부는 완료된 접합부외의 용접 끝단부를 계단형태로 하기 위해 용접탭을 사용하여야 한다. 단부 댐을 사용해서는 안 된다. 용접탭은 제거되어야 하며, 용접단부는 부재단부와 꼭 맞도록 끝나야 한다.
예외 : 사용된 용접과정이 매끈한 평단부를 만들 경우, 판재에는 용접탭을 사용하지 않는다.
4.12 판요소의 유효폭
(1) 이 절은 압축응력을 받는 냉간성형강 단면요소의 유효폭을 다룬다. 유효단면의 특성은 부재의 강도와 처짐을 산정하기 위해 사용한다.
4.12.1 균일압축을 받는 구속판요소의 유효폭
(1) 강도 결정
유효폭()은 다음과 같이 산정한다.
여기서, : 평판 폭 (그림 4.12-1 참조)
: 국부감소계수로서 다음과 같이 산정한다.
일 때, (4.12-2)
는 세장비, (4.12-3)
여기서, : 고려하는 요소의 압축응력으로서 다음과 같이 산정한다.
휨부재에서:
① 전체, 단면형상변형과 국부좌굴을 고려할 때 는 4.4에 따라 산정한 과 같다.
② 비탄성 여유를 고려할 때 는 압축요소의 응력이다.
③ 4.4.2.4(1)을 이용한다면, 는 유효단면을 기준으로 산정된 공칭휨강도 에서 고려하는 요소의 응력이다.
압축재에서, 는 4.3에 따라 정의된 과 같다.
(4.12-4)
여기서, : 판좌굴계수로서 길이방향 모서리의 웨브에 의해 지지되는 구속판요소에 대해서는 4가 되고, 다양한 요소의 형태에 따른 값은 각 장에서 주어진다.
: 균일압축을 받는 구속판요소의 두께
: 강재의 푸아송비
(2) 사용성 검토
사용성 검토를 위한 유효폭은 다음과 같이 산정한다.:
여기서, : 평판 폭
: 국부감소계수로서 다음의 2가지 방법 중에서 한가지로 산정한다.
① 유효폭의 보수적인 예측으로 4.12.1(1)에 의하며, 를 로 대체한다. 여기서 는 고려하는 요소의 계산된 압축응력이다.
② 길이방향 모서리의 웨브에 의해 지지되는 구속판요소에 대해서는, 다음과 같이 국부감소계수()를 계산함으로서 유효폭에 대해 개선된 예측값을 구한다.
단, 모든 경우에서 는 1 이하이다.
다. 일 때,
여기서, : 식 (4.12-3)에서 를 로 대체하여 계산한 세장비
그림 4.12-1 구속판요소
4.12.1.1 원형 또는 비원형 구멍이 있는 균일압축을 받는 구속판요소
① 원형구멍이 있는 구속판요소
유효폭()은 다음의 식 (4.12-9) 또는 식 (4.12-10)에 의해 산정한다.
및 를 충족하고, 구멍중심 간 거리가 이상이며 또한 이상이면,
일 때, (4.12-9)
일 때, (4.12-10)
모든 경우에서
: 4.12.1에서 정의된, 판좌굴계수, 일 때의 세장비이다.
② 비원형 구멍이 있는 구속판요소
구멍에 인접한 평판폭, 로 된 두개의 비구속 스트립으로 구성된다고 가정한다(그림 4.12-1참조). 구멍에 인접한 각 비구속 스트립의 유효폭()은 4.12.1(1)을 따르되, 이 경우 판좌굴계수는 0.43이고 는 가 된다. 이 규정은 다음의 제한사항 내에서 적용가능하다.
가. 구멍중심 간 간격()이 610mm 이상인 경우
나. 끝단에서 구멍까지의 순연단거리()가 254mm 이상인 경우
다. 구멍의 깊이()가 63.5mm 이하인 경우
라. 구멍의 길이()가 114mm 이하인 경우
마. 구멍의 깊이()와 최외단부 폭()의 비()가 0.5 이하인 경우
대안으로, 유효폭()은 관련 기준에 따라 수행한 단주압축실험에 의해서 결정할 수 있다.
사용성 검토를 위한 유효폭은 4.12.1.2의 방법 1에 의해 계산한 와 같되, 가 를 대체한다. 여기서 는 고려하는 요소에 작용하는 계산된 압축응력이다.
그림 4.12-2 균일압축을 받는 비원형 구멍을 가진 구속판요소
4.12.1.2 등변응력을 받는 웨브와 그 밖의 구속판요소
(1) 다음의 기호는 이 장에서 적용한다.
: 그림 4.12-3에 정의된 유효폭
: 4.12.1절에 따라 산정한 유효폭 로서, 를 으로 대체하고 이 절에서 주어진 를 적용한다.
: 그림 4.12-4에서 정의된 압축플랜지의 최외단부 폭
, : 유효단면을 기준으로 산정한 응력(그림 4.12-3참조)이고,
: 그림 4.12-4에 정의된 웨브의 최외단부 높이
: 판좌굴계수
: 의 절대값 (4.12-11)
(2) 강도 결정
① 등변응력(그림 4.12-3(1)에서 은 압축응력, 는 인장응력)을 받는 웨브에 대해서, 유효폭과 판좌굴계수는 다음과 같이 산정한다.
(4.12-12)
(4.12-13)
일 때, (4.12-14)
일 때, (4.12-15)
추가로, 는 유효단면을 기준으로 산정한 웨브의 압축부분을 초과할 수 없다.
(4.12-16)
(4.12-17)
② 등변응력하의 그 밖의 구속판요소[그림 4.12-3(2)에서 과 는 압축응력]
(4.12-18)
(4.12-19)
(4.12-20)
(3) 사용성 검토
사용성 검토를 위한 유효폭은 4.12.1.2(1)을 따르되, 과 는 과 로 각각 대체한다. 여기서 과 는 사용성 하중에서 유효단면을 기준으로 산정한 각각의 응력 과 이다.
(1) 웨브

(2) 그 밖의 구속판요소

그림 4.12-3 등변응력하의 웨브와 그 밖의 구속판요소
그림 4.12-4 등변응력하의 웨브와 그 밖의 구속판요소의 최외단부 치수
4.12.1.3 등변응력을 받으며 구멍이 있는 C-형단면 웨브
(1) 이 절의 규정은 다음의 제한사항 내에서 적용한다.
③ 웨브의 중간 높이에 구멍이 있는 경우
④ 구멍 간 순간격이 457mm 이상인 경우
⑤ 비원형 구멍의 모서리 반지름이 이상인 경우
⑥ 비원형 구멍의 깊이 와 길이 가 각각 63.5mm, 114mm 이하인 경우
⑦ 원형 구멍의 지름이 152mm 이하인 경우
⑧ 구멍의 깊이가 14.3mm 초과한 경우
여기서, : 웨브에 있는 구멍의 깊이
: 웨브의 면을 따라 측정된 웨브 평판부분의 깊이
: 웨브에 있는 구멍의 길이
인 경우, 그림 4.12-3의 유효폭과 은 웨브에 구멍이 없다고 가정하여4.12.1.2(2)에 따라 산정한다.
인 경우, 유효폭은 그림 4.12-3처럼 웨브의 압축부분이 구멍에 인접한 비구속판요소로 구성되고 으로 가정하여 4.12.1.2(2)에 따라 산정한다.
유효폭은 웨브에 구멍이 없다고 가정하여 4.12.1.2(3)에 따라 산정한다.
4.12.1.4 균일압축을 받는 단속접합으로 구속된 판요소
(1) 이 장의 규정은 휨재의 압축 판요소에만 적용하고, 단부 보강한 덧판이 있는 다중 플루트 조립재에 한하여 규정을 적용한다. 균일압축을 받고 단속접합으로 구속된 요소에서 파스너의 간격()이 4.7.1.3에서 규정한 제한값을 초과하지 않을 경우, 유효폭은 4.12.1에 따라서 산정하여야 하나, 제한값을 초과할 경우는 아래의 ①과 ②에 따라서 유효폭을 산정한다.
① 강도 결정
균일압축을 받는 단속접합으로 구속된 판요소의 유효폭은 다음과 같이 산정한다.
가. 일 때, 접합선 사이 압축요소의 유효폭은 4.12.1(1)을 따른다.
나. 일 때, 접합선 사이 압축요소의 유효폭은 4.12.1(1)을 따르되, 감소계수는 4.12.1에 정의된 값과 식 (4.12-21)에 의해 산정한 값 중 작은 값으로 한다.
(4.12-21)
여기서, 일 때,
일 때, (4.12-22)
(4.12-23)
여기서, : 압축요소의 기둥 임계좌굴응력,
= (4.12-24)
: 압축응력선상에 있는 연결재의 중심 간 간격
: 압축측 덧판의 두께
: 식 (4.12-4)의 임계좌굴응력이고, 는 연결재의 횡방향 간격
(4.12-25)
: 단속접합으로 구속된 압축판요소의 설계항복강도
: 조립재의 전체 높이
: 지배적인 최연단 응력이 항복강도 에 이를 때 단속접합으로 구속된 압축판요소의 응력
다. 이 장의 기준은 다음의 제한사항을 만족하는 형상에 적용한다.
단부 스티프너의 유효폭과 평판 부분는 다음과 같이 수정하여 4.12.3(1)①에 따라 산정한다.
인 경우, (4.12-26)
인 경우, 평판 부분에 대해서 식 (4.12-43)와 식 (4.12-44)의 유효폭는 다음 3가지 사항을 반영하여 4.12.1(1)에 따라 산정한다.
㉮
㉯ 이면 는 표 4.12-1을 따르고,
이면 는 1.25이다.
㉰ 는 식 (4.12-2) 대신에 식 (4.12-21)로 산정한다.
여기서, : 스티프너의 반지름을 제외한 길이방향 접합선 사이의 평판 폭
: 연결재의 첫 번째 선과 끝단스티프너 사이의 평판 폭(그림 4.12-5 참조)
: 4.12.3에 정의된 스티프너의 전체 길이
단부 스티프너에서, 와 는 와 를 각각 대체한 와 을 이용하여 산정한다.
(4.12-27)
(4.12-28)
여기서, : 끝단스티프너의 유효폭을 정의하기 위해 4.12.3(1)에서 이용하는 응력
: 식 (4.12-24)에 따라 산출된 덧판의 좌굴응력
: 끝단스티프너의 유효폭을 산정하기 위한 등가의 평판폭
: 압축요소에서 연결재의 첫 번째와 두 번째 선 사이의 횡간격 (그림4.12-5 참조)
그림 4.12-5 셀룰라데크의 치수
라. 이 장의 규정은 단부 스티프너가 있는 압축판으로 구성된 단일 플루트 부재에는 적용하지 않는다.
② 사용성 판정
균일압축을 받는 단속접합으로 구속된 판요소의 처짐계산을 위한 유효폭은 4.12.1.4(1)①을 따르되 다음 사항을 반영한다.
가. 를 로 대체한다. 여기서, 는 고려하는 판요소의 사용하중으로 계산된 압축응력이다.
나. 조립재의 최연단의 최대응력으로 를 대체한다.
4.12.2 비구속판요소의 유효폭
4.12.2.1 균일압축을 받는 비구속판요소
유효폭은 4.12.1(1)을 따르되, 판 좌굴계수()는 0.43으로 하고 는 그림 4.12-6에서 정의한다.
(2) 사용성 판정
사용성 검토를 위한 유효폭은 4.12.1(2)의 방법 1을 따르되, 를 로 대체하고 값은 0.43이다.
그림 4.12-6 균일압축을 받는 비구속판요소
4.12.2.2 등변응력을 받는 비구속판요소와 끝단스티프너
: 지지된 단부로부터 측정한 유효폭으로, 4.12.1(1)을 따른다. 여기서, 는 유효요소에 작용하는 최대압축응력이고, 와 는 이 절에서 정의된 값으로 한다.
: 보강되지 않은 C형 단면에서 비구속판요소의 전체 폭 (그림 4.12-9 참조)
, : 그림 4.12-7 ~ 4.12-9에 나타낸 압축응력이고,
: 보강되지 않은 C형 단면의 전체 높이 (그림 4.12-9 참조)
: 이 장 또는 4.12.1(1)에서 정의된 판 좌굴계수
: 비구속판요소의 평판 폭,
: 의 절댓값 (4.12-29)
: 4.12.1(1)에서 정의된 세장비, 여기서 는 유효요소에 작용하는 최대압축응력과 같다.
: 이 장 또는 4.12.1(1)에서 정의된 감소계수
등변응력하의 비구속판요소의 유효폭은 4.12.1(1)을 따르되, 달리 언급이 없다면 응력는 유효요소에 작용하는 최대압축응력이고, 판좌굴계수()는 이 절을 따른다. 이 압축이고 가 인장일 때 4.12.1(1)의 는 이 장을 따른다.
(a) 내향의 끝단판 (b) 외향의 끝단판
그림 4.12-7 등변응력을 받는 비구속판요소와 압축측 두 개의 길이방향 단부
① 그림 4.12-7에서 과 가 압축일 때, 판좌굴계수는 다음의 식 (4.12-30) 또는 식 (4.12-31)으로 산정한다.
그림 4.12-7(a)처럼 비지지 단부방향으로 응력이 감소한다면,
(4.12-30)
그림 4.12-7(b)처럼 비지지 단부방향으로 응력이 증가한다면,
(4.12-31)
(a) 압축측 비지지단부 (b) 압축측 지지단부
그림 4.12-8 등변응력을 받는 비구속판요소, 압축측 길이방향 단부와 인장측 길이방향 단부
② 그림 4.12-8처럼 이 압축이고 가 인장일 때, 감소계수와 판 좌굴계수는 다음과 같이 산정한다.
가. 그림 4.12-8(a)처럼 비지지단부가 압축을 받으면,
일 때, (4.12-32)
(4.12-33)
나. 그림 4.12-8(b)처럼 지지단부가 압축을 받으면,
에 대해서는
일 때, (4.12-34)
(4.12-35)
비보강 C 형단면 부재에서 비구속판요소의 유효폭, 는 다음의 해당되는 대안법으로 산정할 수 있다.
(가) 대안법 1 : 그림 4.12-9(a)처럼 비지지단부가 압축, 지지단부가 인장을 받을 때
일 때, (4.12-36)
일 때, (4.12-37)
여기서, (4.12-38)
(4.12-39)
(나) 대안법 2 : 그림 4.12-9(b)처럼 지지단부가 압축, 비지지 단부가 인장을 받을 때, 유효폭은 4.12.1.2를 따른다.
(1) 압축측 비구속판요소 (2) 압축측 구속판요소
그림 4.12-9 대안법 적용을 위한 등변응력을 받는 C형단면의 비구속판요소
응력이 그림 4.12-7(b), 4.12-8(a)와 4.12-9(a)처럼 비지지 단부에서 일어날 때, 설계응력는 유효단면의 최연단에서 발생하는 응력이며. 은 유효단면을 기준으로 전체단면의 단부에서 계산된 응력이다. 그림 4.12-9(a)처럼 일부 유효요소만이 등변응력을 받는 비구속판요소라면, 응력과 는 전체단면을 기준으로 산정할 수 있으며, 는 과 같으며 반복 계산할 필요가 없다.
4.4.3.1의 유효단면계수를 계산할 때에, 그림 4.12-7(b), 4.12-8(a)와 그림 4.12-9(a)의 압축연단부는 비지지 단부에 가까운 유효단면의 단부로 취하고, 그림 4.12-8(b)와 그림 4.12-9(b)의 인장연단부는 비지지 단부에 가까운 유효단면의 단부로 취한다.
(3) 사용성 판정
사용성 검토를 위한 유효폭산정은 4.12.2.2(3)을 따르되, 과 를 과 로 각각 대체한다. 여기서 과 는 그림 4.12-7, 그림 4.12-8와 그림 4.12-9처럼 사용성 검토를 위한 하중으로 각각 산정한 응력 과 이다.
4.12.3 균일압축을 받는 단순끝단스티프너가 있는 판요소의 유효폭
(1) 단순끝단스티프너가 있고 균일압축을 받는 판요소의 유효폭은 다음의 ① 강도산정과 ② 사용성 검토에 따라 산정한다.
① 강도 산정
에 대해서
(끝단스티프너 불필요)
(4.12-40)
(그림 4.12-10 참조) (4.12-41)
(4.12-42)
(그림 4.12-10 참조) (4.12-43)
(그림 4.12-10 참조) (4.12-44)
(4.12-45)
여기서, (4.12-46)
: 압축플랜지의 응력
: 플랜지의 평판폭 (그림 4.12-10참조)
: 단면의 두께
: 각 구성요소가 구속판요소로서 거동하도록 하는 적정 크기의 스티프너 단면2차모멘트
= (4.12-47)
: 유효폭
, : 유효폭의 부분 (그림 4.12-10참조)
: 스티프너의 감소된 유효폭(그림 4.12-10참조), 이는 전체유효단면의 특성을 계산할 때 사용한다.
: 4.12.2.1 또는 4.12.2.2에 따라 계산한 스티프너의 유효폭 (그림 4.12-10참조)
(4.12-48)
: 구속할 판요소와 평행한 자체 도심축에 대한 감소되지 않은 스티프너의 단면2차모멘트. 끝단스티프너에 대해서는, 스티프너와 구속할 판요소 사이의 둥근 모서리는 스티프너의 일부로 고려하지 않는다.
= (4.12-49)
그 외 치수변수의 정의는 그림 1.3-1을 참조.
식 (4.12-43)와 식 (4.12-44)의 유효폭는 , 다음 표 4.12-1에 주어진 판좌굴계수를 고려하여 4.12.1.1에 따라 산정한다.
표 4.12-1 판 좌굴계수()의 산정

단순끝단스티프너 ()

여기서, (4.12.3-50)
그림 4.12-10 단순끝단스티프너가 있는 판요소
② 사용성 검토
사용성 검토를 위한 유효폭는 4.12.3(1)②를 따르되, 를 로 대체한다. 여기서 는 사용성 검토를 위한 하중으로 산정한 유효단면의 압축응력이다.
4.12.4 단일 또는 다중 중간스티프너를 가진 구속판요소 또는 중간스티프너가 있는 단부구속판요소의 유효폭
4.12.4.1 단일 또는 다중 중간스티프너가 있고, 균일압축을 받는 구속판요소의 유효폭
: 스티프너를 포함한 판요소의 총단면적
: 스티프너의 총단면적
: 스티프너를 포함한 판요소의 도심에서 산정한 유효폭 (그림 4.12-12 참조)
: 구속판요소의 전체 평판폭 (그림 4.12-11 참조)
: 가장 큰 부분요소의 평판폭 (그림 4.12-11 참조)
: 판요소의 단부에서 스티프너의 중심선까지의 수평거리 (그림 4.12-11 참조)
: 판 탄성좌굴응력
: 평판요소에 작용하는 균일압축응력
: 구속판요소에 인접한 요소의 폭 (압축플랜지에서 다중 중간스티프너가 있는 모자형단면(⎍)의 웨브 높이는 이다. 인접한 요소의 폭이 서로 다르면, 가장 작은 값을 이용한다.)
: 판요소 평판부의 중심선에 대한 스티프너의 단면2차모멘트 (스티프너를 평판에 연결하는 반지름을 포함할 수 있다.)
: 요소의 판좌굴계수
: 단면형상변형좌굴에 대한 판좌굴계수
: 국부적 부분요소의 좌굴에 대한 판좌굴계수
: 요소의 단면형상변형좌굴을 구속하는 횡지지점 또는 그 외 구속점 사이의 비지지길이
: 단면형상변형 판좌굴계수에 대한 수정계수
: 요소의 스티프너 개수
: 스티프너 "i"에 대한 표시
유효폭은 다음의 식(4.12-51)을 따라 계산한다.
(4.12-51)
일 때, (4.12-52)
(4.12-53)
(4.12-54)
판좌굴계수는 해당되는 4.12.4.1(1)또는 4.12.4.1(2)에 따라 정의된 와 중에서 작은 값으로 산정한다.
= (4.12-55)
일 때, (4.12-56)
그림 4.12-11 판폭과 스티프너 위치
그림 4.12-12 유효폭의 위치
(2) 특수한 경우 : 단일스티프너 또는 다중의 동일 스티프너를 등간격으로 배치한 경우
단일 또는 다중의 동일 스티프너를 같은 간격으로 배치하고, 균일압축을 받는 판요소에서는 판좌굴계수와 유효폭은 다음과 같이 산정한다.
(4.12-57)
(4.12-58)
여기서, (4.12-59)
(4.12-60)
(4.12-61)
이면, 횡지지에 의한 강도증가를 보완하기 위해 를 로 대체할 수 있다.
사용성 검토를 위한 유효폭 는 4.12.4.1(1)①을 따르되, 를 로 대체한다. 여기서 는 사용성 검토를 위한 하중에서 고려하는 요소의 유효단면을 기준으로 계산된 압축응력이다.
(3) 일반적인 경우 : 스티프너의 크기, 위치 및 개수를 임의로 한 경우
스티프너의 크기, 위치 및 개수가 임의로 된, 균일압축을 받는 구속판요소에서, 판 좌굴계수와 유효폭은 다음과 같이 산정한다.
(4.12-62)
(4.12-63)
여기서, (4.12-64)
(4.12-65)
(4.12-66)
(4.12-67)
사용성 검토를 위한 유효폭, 는 4.12.4.1.(2)①을 따르되, 를 로 대체한다. 여기서 는 사용성 검토를 위한 하중에서 고려하는 요소의 유효단면을 기준으로 계산된 압축응력이다.
4.12.4.2 중간스티프너가 있는 단부구속판요소
중간스티프너가 있는 단부구속판요소의 유효폭, 는 다음과 같이 산정한다.
① 이면, 요소는 전단면이 유효하고, 국부좌굴감소는 하지 않아도 된다.
② 이면, 판좌굴계수 는 4.12.3을 따르되, 모든 식에서 는 를 대체한다.
가. 4.12.3에서 산정한 가 4보다 작으면(), 중간스티프너는 무시하고 유효폭 산정은 4.12.3을 따른다.
나. 4.12.3절에서 산정한 가 4와 같다면(), 단부구속판요소의 유효폭은 4.12.4.1의 규정을 따르되, 다음 예외사항을 고려한다.
4.12.4.1에 따라 산정한 은 1보다 작거나 같아야 한다.
여기서, 는 단부구속판요소의 전체 평판폭이다.
사용성 검토를 위한 유효폭, 는 4.12.4.2(1)을 따르되, 를 로 대체한다. 여기서 는 사용성 검토를 위한 하중에서 고려하는 요소의 유효단면을 기준으로 계산된 압축응력이다.
4.13 부재의 탄성좌굴 해석
(1) 이 절은 기준에서 부재의 강도를 결정하는데 사용되는 탄성좌굴응력과 단면력(힘 또는 모멘트)을 다룬다.
탄성좌굴(선형탄성재료로 단순화한)은 부재가 서로 대조되는 좌굴과 직선 사이 중립적인 상태인 평형의 하중에서 발생한다.
박판 냉간성형강 부재는 국부좌굴, 단면형상변형좌굴, 전체좌굴 등 적어도 3가지가 관련된 탄성좌굴모드를 가질 수 있다. 전체좌굴모드에는 기둥에 대한 휨좌굴, 비틀림좌굴 또는 휨비틀림 좌굴 및 보에 대한 횡비틀림좌굴이 포함된다. 이 절은 설계과정에서 사용되는 세 가지 관련 좌굴모드를 결정하는 방법을 제공한다.
4.13.1 일반사항
(1) 4.2 ~ 4.6에서는 탄성좌굴응력 또는 단면력(힘 또는 모멘트)을 4.13.2에 따라 수치적으로 계산할 수 있고, 4.13.3에 따라 해석적으로 계산할 수도 있으며, 또는 복합적으로 계산할 수 있다.
압축에서는 전체좌굴, 국부좌굴 및 단면형상변형좌굴의 힘과 응력의 변환에 총단면적을 사용한다. (기준에서 순단면적 또는 유효단면적 등의 감소된 단면적을 명시적으로 요구하는 경우에는 예외임). 따라서
여기서, : 압축에 대한 탄성좌굴강도로서, -전체(휨, 비틀림, 또는 휨비틀림)좌굴강도, -국부좌굴강도, 또는 -단면형상변형좌굴강도.
: 압축에 대한 탄성좌굴응력으로서, - 전체(휨, 비틀림, 또는 휨비틀림)좌굴응력, - 국부좌굴응력, 또는 - 단면형상변형좌굴응력.
: 부재의 총단면적
휨에 대한 전체좌굴, 국부좌굴 및 단면형상변형좌굴에서 최외측 압축단에서의 모멘트와 응력 사이의 변환에는 총 단면계수를 사용한다. 다만 기준에서 명시적으로 요구하는 감소된 (예: 순면적 또는 유효면적) 단면계수를 사용하는 경우는 예외로 한다. 따라서
(4.13-2)
여기서, : -전체좌굴모멘트(횡비틀림), -국부좌굴모멘트, 또는 -휨 축에 대한 탄성단면형상변형좌굴모멘트
: -전체좌굴응력(횡비틀림), -국부좌굴응력, 또는 -최외측압축단에 대한 탄성단면형상변형좌굴응력
: 최외측압축단에서 산정된 감소하지 않은 총단면의 탄성단면계수
전단에서 힘과 응력 사이의 전단좌굴 변환은 기준에 의해 감소된 면적이 명시 적으로 요구되는 경우를 제외하고는 웨브의 총단면적을 사용해야 한다. 따라서
(4.13-3)
여기서, : 전단탄성좌굴강도
: 전단탄성좌굴응력
: 웨브의 총단면적
4.13.2 수치적 해
(1) 고려하는 좌굴모드에 대해 관련된 역학을 포함하고 있는 모든 수치적 탄성좌굴해를 사용할 수 있다.
국부 좌굴의 경우, 판의 휨과 단면의 단면형상변형이 탄성좌굴모드에 미치는 영향을 고려해야 한다.
단면형상변형좌굴의 경우, 종방향 변형으로 인한 단면형상변형을 포함하여 판의 휨 및 단면 단면형상변형의 영향을 고려해야 한다.
전단좌굴(특수한 경우의 국부좌굴 또는 단면형상변형좌굴이나 두 가지 모두)의 경우, 판의 휨 및 단면 단면형상변형에 대한 전단 및 종방향 응력의 상호작용을 고려해야 한다.
전체좌굴의 경우, 특히 이중 대칭이 아닌 단면에 대해 휨과 비틀림(즉, 휨비틀림 좌굴 또는 횡비틀림 좌굴)의 상호작용을 고려해야 한다.
4.13.3 해석적 해
(1) 이 장에서 설명하는 해석적 해는 주어진 경계조건 및 단면형상에 대해 사용할 수 있다. 다른 경계조건 또는 단면형상의 경우 4.13.2의 상세한 수치해석을 사용해야 한다.
4.13.3.1 압축을 받는 부재
(1) 집중하중을 받는 구조용 냉간성형강 부재의 좌굴하중은 이 장에 따라 해석적으로 결정할 수 있다.
① 전체좌굴
전체좌굴하중 은 다음과 같이 산정해야 한다.
(4.13-4)
여기서, : 전체(휨, 휨비틀림, 비틀림) 좌굴강도
: 4.3.3.1 ~ 4.3.3.4에 따라 산정된 집중하중을 받는 부재의 전체좌굴응력; 또는 비대칭단면을 포함한 모든 단면에 대해 는 다음 3차 방정식의 가장 작은 근으로 산정된다.
(4.13-5)
여기서, 와 는 단면의 주축, 그리고
(4.13-6)
(4.13-7)
여기서, : 4.1에 따른 축에 대한 휨을 받는 유효길이계수
: 4.1에 따른 축에 대한 휨을 받는 유효길이계수
: 4.1에 따른 비틀림을 받는 유효길이계수
: 축에 대한 휨을 받는 부재의 비지지길이
: 비틀림에 대한 부재의 비지지길이
: 축에 대한 단면2차반경
: 단면의 비틀림 상수
: 축 방향 도심부터 전단중심까지의 거리
: 전단중심에 대한 극관성반경
(4.13-8)
여기서, : 축에 대한 단면2차모멘트
: 축에 대한 단면2차모멘트
② 국부좌굴 (, )
부재의 국부좌굴강도는 다음과 같이 단면의 요소 중 가장 작은 좌굴응력을 기반으로 해야 한다.
(4.13-9)
: 단면의 모든 요소 중에서 가장 작은 국부좌굴응력
여기서, = 4.12에서 다양한 요소별 및 지점조건에 따라 제시되는 판좌굴계수
: 요소의 평판 폭
③ 단면형상변형좌굴 (, )
이 장의 규정은 보강재가 단순 끝단스티프너인 모든 열린 단면에 적용하고 복합 끝단스티프너인 경우에는 동일한 치수의 보강플랜지가 있는 열린 단면에 적용한다. 탄성 단면형상변형좌굴 하중 는 다음과 같이 계산해야 한다.
(4.13-10)
(4.13-11)
여기서, : 플랜지에서 플랜지/웨브 교차점으로 제공되는 탄성 회전강성
(4.13-12)
: 웨브에서 플랜지/웨브 교차점으로 제공되는 탄성 회전강성
(4.13-13)
여기서, : 끝단에서 끝단까지의 웨브 깊이 (그림 4.12-4 참조)
: 모재의 두께
: 요소(횡지지, 패널, 피복재)를 구속함으로써 부재의 플랜지/웨브 접합부에 제공되는 회전 강성(플랜지가 구속되지 않으면 0). 두 개의 플랜지에 제공되는 회전강성이 다르면 더 작은 회전 강성을 사용한다.
: 플랜지/웨브 교차점에서 플랜지에 요구되는 기하학적 회전강성
(4.13-14)
: 플랜지/웨브 교차점에서 웨브에 요구되는 기하학적 회전강성
(4.13-15)
여기서, : 와 의 최소값
(4.13-16)
: 단면형상변형좌굴을 구속하는 구속점 사이의 거리
(연속적으로 구속된 부재에서는 )
변수 , , , , , , , , 는 표 2.3.1.3-1에서 정의되며 변수 , , , , , , 는 4.13.3.1과 4.13.3.1(2)에서 정의된다.
표 4.13-1 C-단면과 Z-단면의 플랜지와 끝단스티프너의 기학학적 물성치
주1) , , 는 단면의 중간선 치수이다.
2) -축시스템은 플랜지의 중심에 위치하며 는 중심에서 오른쪽으로, 는 중심에서 아래로, 향하는 것을 양(+)으로 한다.
표 4.13-1은 모서리 반지름의 영향을 포함하지 않는다. 더욱 상세한 값도 허용된다.
3) 변수 정의
: 플랜지 단면적(끝단스티프너 포함)
: 플랜지의 비틀림 상수(끝단스티프너 포함)
: 플랜지의 축 단면2차모멘트
: 플랜지의 단면상승모멘트
: 플랜지의 비틀림 와핑 상수
: 축 방향 플랜지 도심에서 플랜지 전단중심까지의 거리
: 축 방향 플랜지 중심에서 플랜지 전단중심까지의 거리
: 플랜지 중심으로부터 플랜지/웨브 교차점까지의 축 거리
4.13.3.2 구멍이 있는 압축 부재
(1) 구멍이 있는 부재의 전체좌굴 (, )
전체좌굴강도인 는 다음과 같이 계산한다.
(4.13-17)
: 전체좌굴강도(휨, 휨비틀림, 비틀림)
: 4.3.2.1 ~ 4.3.2.4에 따라 결정되는 부재의 전체좌굴응력 최소값
① 비틀림 또는 휨비틀림 좌굴을 받지 않는 구멍이 있는 단면
이중 대칭 단면, 폐쇄 단면, 비틀림 또는 휨비틀림 좌굴을 받지 않는 다른 단면의 경우, 구멍이 있는 부재의 탄성휨좌굴응력, 는 다음과 같이 계산한다.
(4.13-18)
여기서, : 4.1에 따라 정의된 유효길이계수
: 좌굴 축에 대한 비지지길이
: 4.13-2에 정의된 좌굴 축에 대한 가중 평균 단면2차모멘트
표 4.13-2 부재 길이의 중간정도 위치에 구멍이 대칭으로 분포한 경우 가중된 평균 단면 물성치

평균 특성

공식

단면적

좌굴 축에 대한 단면2차모멘트

비틀림상수

축 방향에서 도심으로부터 전단 중심까지의 거리

축 방향에서 중심으로부터 전단 중심까지의 거리

전단 중심에 대한 극관성반경

주 1) 변수 정의

, : 총단면적, 순단면적

: 구멍이 없는 부분의 길이

: 구멍의 길이, 또는 순 단면 길이

: 좌굴 축에 대한 비지지길이

=

, : 좌굴 축에 대한 총단면의 단면2차모멘트, 좌굴 축에 대한 순단면의 단면2차모멘트

, : 총단면의 비틀림상수, 순단면의 비틀림상수

, : 축 방향 총단면 중심에서 총단면 전단중심까지의 거리, 축 방향 순단면 중심에서 순단면 전단중심까지의 거리

, : 축 방향 총단면 중심에서 총단면 전단중심까지의 거리, 축 방향 순단면 중심에서 순단면 전단중심까지의 거리

, : 총단면의 전단중심에 대한 극관성반경, 순단면의 전단중심에 대한 극관성반경
② 비틀림 또는 휨비틀림 좌굴을 받는 (구멍이 있는) 이중 또는 단일 대칭 단면
부재의 길이방향 중간높이에서 대칭인 구멍의 영향을 포함하는 단일 대칭단면이 휨비틀림 좌굴응력을 받는 경우, 좌굴응력 는 4.13.3.2(1)①에 따라 계산된 에서 작은 값을 취한다. 는 다음과 같이 계산한다.
(4.13-19)
여기서, (4.13-20)
(4.13-21)
여기서, : 구멍에서의 단면 두께를 0으로 가정한 순 와핑상수
(4.13-22)
변수 , , , , 는 4.13-2에 정의된 구멍이 있는 가중 평균 단면 특성이며 4.3과 4.5는 4.13.3.1(1)에 정의된다.
③ 구멍이 있는 점 대칭 단면
구멍이 있는 점 대칭 단면의 경우 4.13.3.2(1)②에서 정의된 바와 같이 를 작은 의 값으로 취해야 하며 2.3.2.1에서 계산한 것과 같이 단면의 부 주축을 사용하여야 한다.
④ 구멍이 있는 비대칭 단면
비대칭 단면을 포함한 모든 단면의 경우 전체 좌굴 응력인 는 구멍을 가진 부재에 대해 다음 3차 방정식의 가장 작은 값의 근으로 결정한다.
(4.13-23)
(4.13-24)
(4.13-25)
(4.13-26)
여기서, , : C장에 따라 정해진 각 주축 (축, 축)에 대한 유효길이계수
: 4.1에 따라 정해진 비틀림에 대한 유효길이계수
, : 축에 대한 휨을 받는 부재의 비지지길이, 축에 대한 휨을 받는 부재의 비지지길이
: 표 4.13-2에 정의된 가중평균 비틀림 상수
: 구멍에서의 단면 두께를 0으로 가정한 순 와핑상수
변수 , , , 와 는 표 4.13-2에 정의되어 있고, 4.3와 4.5는 4.13.3.1(1)에 정의되어 있다.
(2) 구멍이 있는 부재의 국부좌굴(, )
구멍이 있는 부재의 국부좌굴은 4.13.3.1(2)에 따라 계산한다. 모든 요소에 대해 을 결정할 때, 구멍이 있는 요소는 구멍 위치에서 비보강인 요소와 구멍이 없는 별도의 요소로 계산 한다. 구멍 위치에서 비보강인 요소의 경우, 좌굴응력은 순단면을 고려하기 위해 비율을 곱하여 수정한다.
(3) 구멍이 있는 부재의 단면형상변형좌굴(, )
4.13.3.1(3)의 기하학적 기준을 충족하고 웨브에 구멍이 있는 부재의 경우 단면형상변형좌굴 강도는 4.13.3.1(3)에 따라 결정하고, 식 4.12-14및 4.13-15에서의 두께 는 다음과 같이 수정된 두께 로 대체한다.
(4.13-27)
여기서, : 웨브의 두께
: 구멍의 길이
: 총 단면을 갖는 부재의 반파장 단면형상변형좌굴, 수치적으로 결정하거나 (식. 4.13-16)을 사용한다.
4.13.3.1(3)의 기하학적 기준을 충족하고 웨브를 따라 정형화된 구멍을 갖는 부재의 경우, 단면형상변형좌굴 강도는 4.13.3.1(3)에 따라 결정하고, 식 2.3.1.3-4, 2.3.1.3-6 및 2.3.1.3-7에서의 두께 는 다음과 같이 수정된 두께 로 대체한다.
(4.13-28)
여기서, : 구멍면적을 제외한 부재 길이방향의 웨브 표면적
: 부재길이 방향의 웨브 표면적
4.13.3.3 휨을 받는 부재
(1)휨을 받는 냉간성형강 구조용 부재의 좌굴모멘트는 이 장에 따라 해석적으로 산정할 수 있다.
① 전체좌굴 (, )
휨을 받는 부재의 전체(횡비틀림) 좌굴모멘트는 적용 가능한 4.4.2.1에 의해 결정한다.
부재의 국부좌굴 모멘트 은 다음과 같이 최외측 압축단에서의 단면의 요소들 중 가장 작은 좌굴응력값을 기반으로 한다.
(4.13-29)
여기서, : 최대 압축응력과 관련하여 산정된 총단면의 탄성단면계수
: 최외측 압축단에서의 국부 좌굴응력
(4.13-30)
여기서, : 4.12에 제시된 다양한 종류의 요소와 지지조건에 대한 판좌굴계수
이 장의 규정은 단일 웨브 열린 단면과 압축플랜지가 웨브의 한쪽으로 연장되어 단일 가장자리가 보강되어 있는 임의의 열린 단면에 적용할 수 있다. 여기서 스티프너는 단순 또는 복합 끝단스티프너 중 하나를 일컫는다.
탄성단면형상변형좌굴모멘트 는 다음과 같이 계산한다.
(4.13-31)
여기서, (4.13-32)
여기서, : 모멘트 구배를 고려하기 위한 값으로 보수적으로는 1.0으로 취할 수 있다.
= (4.13-33)
(4.13-34)
: 단면형상변형좌굴을 구속하는 구속점 사이의 거리 (연속적으로 구속된 부재의 경우 )
, : 보의 비지지구간()에서의 최대, 최소 모멘트이다. 는 모멘트가 역 곡률을 일으킬 때는 양수, 단일 곡률로 구부릴 때는 음수이다.
: 플랜지에 의해 플랜지/웨브 접속부로 제공되는 탄성회전강성으로 식 4.13-11에 의해 주어진다.
: 웨브에 의해 플랜지/웨브 접속부로 제공되는 탄성회전강성
: 구속 요소(횡지지, 패널, 피복재)에 의해 부재의 플랜지/웨브 접합부에 제공되는 회전 강성(압축 플랜지가 구속되지 않으면 0)
: 플랜지/웨브 접합부에서 플랜지에 의해 요하는 기하학적 회전강성 식 4.13-13에 의해 주어진다.
: 플랜지/웨브접합부에서 웨브로부터 요구하는 기하학적 회전강성,
(4.13-35)
여기서, = 는 웨브의 응력 구배이고, 과 는 웨브의 반대쪽 끝에서의 응력이다. 압축, 압축은 양수, 인장은 음수 그리고 응력은 전단면을 근거로 계산한다. (예: 순수 대칭 휨, , )
다른 모든 변수는 4.13.3.2(3)에 정의되어 있다.
4.13.3.4 구멍이 있는 부재
(1) 구멍이 있는 휨재의 횡비틀림좌굴강도 (, )
전체좌굴 모멘트 는 다음과 같이 계산될 수 있다.
(4.13-36)
: 전체(횡비틀림)좌굴 모멘트
: 4.13.3.4(1)①부터 4.13.3.4(1)③에 따라 결정되는 가장 작은 횡비틀림좌굴응력
① 대칭축 휨에 대한 (구멍이 있는) 단일 또는 이중 대칭 단면
부재 길이방향에 따라 대칭으로 배치된 구멍을 가지는 단일 또는 이중 대칭 단면에서 대칭축을 중심으로 구부러지는 전체(횡비틀림)좌굴응력 는 다음과 같이 계산한다.
(4.13-37)
여기서, : 4.3.2.1(1)②에서 정의하는 모멘트 구배계수
: 식(4.13-36)에 정의되어 있고 나머지 변수들도 4.13.3.2(1)④에 정의되어 있다.
② 구멍이 있는 점 대칭단면
길이방향으로 대칭으로 간격을 둔 구멍을 가지며 단면에서 웨브에 수직이고 도심을 지나는 축 휨에 대한 점 대칭 Z-단면에 대한 전체(횡비틀림) 좌굴응력 는 다음과 같이 계산해야 한다.
(4.13-38)
모든 변수들는 4.13.3.4(1)①에 정의되어 있다.
③ 구멍이 있는 폐합 상자형 단면
길이를 따라 대칭으로 간격을 둔 구멍이 있는 폐합 상자형 단면의 전체 (횡-비틀림) 좌굴응력 는 다음과 같이 계산해야 한다.
(4.13-39)
모든 변수는 4.13.3.4(1)①과 4.13.3.2(1)④에 정의되어 있다.
(2) 구멍이 있는 부재의 국부좌굴 (, )
구멍이 있는 부재의 국부좌굴은 4.13.3.2(2)에 따라 계산한다. 모든 요소에 대해 을 결정할 때, 구멍이 있는 요소는 구멍 위치에서 비지지 요소와 구멍이 없는 별도의 요소로 계산한다. 구멍 위치에서의 비지지 요소의 경우, 순단면을 고려하기 위해 좌굴응력에 비율을 곱하여 좌굴응력을 수정한다.
(3) 구멍이 있는 부재의 단면형상변형좌굴 (, )
4.13.3.3의 기하학적 기준을 충족하고 웨브에 구멍이 있는 부재의 경우, 단면형상변형좌굴 모멘트는 4.13.3.3(1)③에 따르고, 식 (4.13-35)에서 제시된 두께 는 다음과 같이 수정된 두께 로 대체하여 결정한다.
(4.13-40)
: 수치적이나 식 (4.13-34)를 사용함으로서 정의된 부재의 전단면에 대한 단면형상변형좌굴 반파장 길이
4.13.3.3(1)③의 기하학적 기준을 충족하고 웨브를 따라 패턴이 있는 구멍(들)을 갖는 부재의 경우에는 단면형상좌굴모멘트를 4.13.3.3(1)③에 따라 산정해야 한다. 식 (4.13-34) 및 식 (4.13-35)에서 제시된 두께 는 다음과 같이 수정된 두께 로 대체한다.
(4.13-41)
: 부재길이에 따른 구멍 면적을 제외한 웨브의 표면 단면적
: 부재길이에 따른 웨브의 표면 단면적
4.13.3.5 전단좌굴강도 ()
(1) 탄성 전단좌굴강도은 다음과 같이 계산할 수 있다.
(4.13-42)
여기서, : 웨브의 탄성 전단좌굴강도
: 웨브의 단면적
: 웨브의 면을 따라 측정되는 웨브의 면 부분의 깊이
: 전단좌굴계수 4.5.2.3에 따라 계산되거나, 단일 웨브 및 일연지지 압축 플랜지가 있는 열린 단면에 대해 스티프너가 단순 또는 복합 끝단스티프너인 웨브의 한쪽으로 연장되는 전단좌굴계수는 다음과 같이 계산할 수 있다.
(4.13-43)
여기서, = arccos (4.13-44)
: 과 의 최소값
: 전단좌굴을 구속하는 구속점 사이의 거리
여기서, : 플랜지/웨브 교차부에서 플랜지에 의한 탄성회전강성