TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
표 3.2-1 주요 강재의 재질규격

번호

명칭

강종

KS D 3030

용융 아연 마그네슘 알루미늄 합금 도금 강판 및 강대

SGMH245Y, SGMH295Y, SGMH335Y, SGMH365Y, SGMH400Y, SGMC245Y,

SGMC295Y, SGMC335Y, SGMC365Y,

SGMC560Y

KS D 3503

일반 구조용 압연 강재

SS235, SS275, SS315, SS410, SS450, SS550

KS D 3506

용융 아연 도금 강판 및 강대

SGH245Y, SGH295Y, SGH335Y, SGH365Y, SGH400Y, SGC245Y,

SGC295Y, SGC335Y, SGC365Y

SGC560Y

KS D 3512

냉간 압연 강판 및 강대

SPCD, SPCE, SPCF, SPCG

KS D 3515

용접 구조용 압연 강재

SM275A, B, C, D, -TMC

SM355A, B, C, D, -TMC

SM420A, B, C, D, -TMC

SM460B, C, -TMC

KS D 3529

용접 구조용 내후성 열간압연 강재

SMA275AW, AP, BW, BP, CW, CP

SMA355AW, AP, BW, BP, CW, CP

KS D 3530

일반 구조용 경량 형강

SSC275

KS D 3542

고 내후성 압연 강재

SPA-H, SPA-C

KS D 3566

일반 구조용 탄소 강관

SGT275, SGT355, SGT410, SGT450, SGT550

KS D 3568

일반 구조용 각형 강관

SRT275, SRT355, SRT410, SRT450, SRT550

KS D 3632

건축 구조용 탄소 강관

SNT275E, SNT355E, SNT460E, SNT275A, SNT355A, SNT460A

KS D 3770

용융 55% 알루미늄 아연 합금 도금 강판 및 강대

SGLH295Y, SGLH335Y, SGLH365Y, SGLH400Y, SGLC295Y, SGLC335Y, SGLC365Y, SGLC560Y

KS D 3781

철탑용 고장력강 강재

SH450P, SH450S

KS D 3854

건축 구조용 표면 처리 경량 형강

ZSS295Y

KS D 3861

건축 구조용 압연 강재

SN275A, B, C

SN355B, C

SN460B, C

KS D 3864

건축 구조용 냉간 각형 탄소 강관

SNRT295E, SNRT360E,

SNRT275A, SNRT355A
표 3.2-2 주요 강재의 재료강도(MPa)

강도

강재

기호

판 두께

SGMH245Y

SGMC245Y1)

SGH245Y3)

SGC245Y4)

SGMH295Y

SGMC295Y1)

SGH295Y3)

SGC295Y4)

SGMH335Y

SGMC335Y1)

SGH335Y3)

SGC335Y4)

SGMH365Y

SGMC365Y1)

SGH365Y3)

SGC365Y4)

SGMH400Y

SGH400Y3)

SGMC560Y2)

SGC560Y5)

1.0mm 이상

5.0mm 이하

245

295

335

365

400

1.0mm 이상

5.0mm 이하

340

400

440

490

540

주 1) SGMC245Y, SGMC295Y, SGMC335Y, SGMC365Y의 판두께는 0.25mm 이상 2.3mm 이하

2) SGMC560Y의 판두께는 0.25mm 이상 2.0mm 이하

3) SGH245Y, SGH295Y, SGH335Y, SGH365Y, SGH400Y의 판두께는 1.2mm 이상 6.0mm 이하

4) SGC245Y, SGC295Y, SGC335Y, SGC365Y의 판 두께는 0.25mm 이상 2.0mm 이하

5) SGC560Y의 판두께는 0.25mm 이상 2.0mm 이하
표 3.2-2 주요 강재의 재료강도(MPa) (계속)

강도

강재

기호

판 두께

SGLH295Y

SGLC295Y1)

SGLH335Y

SGLC335Y1)

SGLH365Y

SGLC365Y1)

SGLH400Y

SGLC560Y2)

1.6mm 이상

2.3mm 이하

295

335

365

400

560

1.6mm 이상

2.3mm 이하

400

440

490

540

570

주 1) SGLC295Y, SGLC335Y, SGLC365Y의 판두께는 0.25mm 이상 2.3mm 이하

2) SGLC560Y의 판두께는 0.25mm 이상 2.0mm 이하
표 3.2-2 주요 강재의 재료강도(MPa) (계속)

강재

종별

SPCD

SPCE

SPCF

SPCG

SSC275

SPA-H

SPA-C

SH450P

SH450S

ZSS295Y

판두께

(mm)

0.6 이상

1.6~6.0

16 이하1)

6.0~352)

0.8~2.5

강도

240

220

210

190

275

335

450

295

270

270

270

270

410

490

590

400

주 1) SPA-C의 판두께는 0.6mm 이상 2.3mm 이하

2) SH450S의 판두께는 35mm 이하
표 3.2-2 주요 강재의 재료강도(MPa) (계속)

강도

강재

기호

판 두께

SS235

SS275

SS315

SS410

SS450

SS550

16mm 이하

235

275

315

410

450

550

16mm 초과

40mm 이하

225

265

305

400

440

540

100mm 이하

330

410

490

540

590

690
표 3.2-2 주요 강재의 재료강도(MPa) (계속)

강도

강재

기호

판 두께

SM275

SMA275

SM355

SMA355

SM420

SM460

SN275

SN355

SN460

16mm 이하

275

355

420

460

275

355

460

16mm 초과

40mm 이하

265

345

410

450

75mm 이하

410

490

520

570

410

490

570
표 3.2-2 주요 구조용 강재의 재료강도(MPa) (계속)

강도

강재

기호

판 두께

SM275-TMC

SN275-TMC

SM355-TMC

SN355-TMC

SM420-TMC

SM460-TMC

SN460-TMC

80mm 이하

275

355

420

460

80mm 이하

410

490

520

570
표 3.2-2 주요 강재의 재료강도(MPa) (계속)

강재

종별

SNT275

SNT355

SNT460

SNRT275A

SNRT295E

SNRT355A

SNRT360E

판두께

(mm)

2.3~402)

6.0~402)

강도

275

355

460

275

295

355

360

410

490

570

410

410

490

490

주 1) SNRT295E의 판두께는 22 mm 이하
표 3.2-2 주요 강재의 재료강도(MPa) (계속)

강도

강재

종별

판두께

SGT275

SRT2751)

SGT355

SRT3551)

SGT410

SRT4101)

SGT450

SRT4501)

SGT550

SRT5501)

40mm 이하

275

355

410

450

550

40mm 이하

410

500

540

590

690

주 1) SRT275, SRT355, SRT410, SRT450, SRT550의 판두께는 30 mm 이하
(2) 구조부재, 데크, 접합부 등에 사용되는 강재는 3.2와 3.3의 사용범위와 제한을 따른다.
(3) 적용 가능한 강재는 50mm 표점거리에 대한 최소 연신율 요구조건에 따라 유형을 구분한다.
3.2.1 최소 연신율이 10% 이상인 강재 (연신율 10%)
(1) 다음 조건을 모두 만족시키는 강재들은 별도의 제한 없이 사용할 수 있다.
① 항복비가 93% 이하인 경우
② 최소 연신율이 50mm 표점거리 기준 10% 이상인 경우 또는 200mm 표점거리 기준 7% 이상인 경우
(2) 표3.1-1의 강재들은 위 (1)항의 조건을 만족한다.
3.2.2 최소 연신율이 3% 이상 10% 미만인 강재 (3% 연신율 10%)
(1) 표점거리 50 mm 기준 최소 연신율이 3% 인 강재의 경우, 구조 부재 및 접합부의 강도가 이 기준의 1.5 ~ 4.11(4.8의 용접 기준 제외), 4.12 및 4.13의 사항에 따라 계산할 경우 사용할 수 있다. 이 경우, 강도 계산 시 강재의 설계기준항복강도는 대신 를 사용하며, 설계기준인장강도는 대신 를 사용한다.
3.2.3 최소 연신율이 3% 미만인 강재 (연신율 3%)
3.2.1과 3.2.2의 규정을 만족하지 못하는 강재는 지붕, 사이딩 및 바닥 데크 등 복수의 웨브를 갖는 부재에만 다음과 같은 설계변수의 조정을 통해 적용할 수 있다.
(1) 4.4의 공칭 휨강도 계산 시 감소된 항복강도 를 적용한다. 이 때, 감소계수 는 다음 식 ① 또는 ②를 이용하여 산정한다.
① 구속 또는 부분구속 압축 플랜지
가. 인 경우,
나. 인 경우,
다. 인 경우,
② 비구속 압축 플랜지
여기서, : 압축 플랜지의 평판 폭
: 단면두께
: 3.2.3에서 정의된 최소 항복강도, 550MPa
(2) 4.12와 4.1 ~ 4.8(4.4.2.4 제외)의 공칭강도 계산을 위한 항복강도 는 최소 항복강도의 75% 또는 414MPa 중 작은 값을 적용한다.
(3) 4.8의 공칭강도 계산을 위한 인장강도 는 최소 인장강도의 75% 또는 427MPa 중 작은 값을 적용한다.
(4) 위 방법에 대한 대안으로, 복수의 웨브를 갖는 부재의 적합성은 4.9.2.1의 규정에 따른 하중실험에 의해 평가할 수 있다. 이 실험에 의한 설계강도는 최소항복강도 및 최소인장강도 를 이용해 4.1 ~ 4.8, 4.12 및 4.13에 의해 산정된 설계강도를 초과할 수 없다.
3.3 기타 강재
(1) 아래의 조건이 만족된다면, 3.2절에서 열거한 강재가 아니라도 25mm 두께까지 사용할 수 있다.
① 강재는 이 기준에서 적용한 규격 또는 다른 공개된 사양에서 요구하는 화학적, 기계적 요구조건을 만족해야 한다. 와 는 규정된 규격에서 요구하는 최솟값을 적용한다.
② 강재의 화학적, 기계적 성질은 이 기준에서 인용된 모든 일반 요구사항과 기술표준에 부합되도록 생산자, 공급자 또는 구매자가 결정한다.
③ 도금된 박판강재의 도금 특성은 관련 전문기준에 따라 생산자, 공급자 또는 구매자가 결정한다.
④ 강재를 용접할 경우, 원하는 용접 공정에 대한 적합성은 해당 전문기준에 따라 생산자, 공급자 또는 구매자가 결정한다.
(2) 3.3에서 규정한 강재는 3.2에서 허용한 용도와 제한조건을 만족하여야 한다.
(3) 철강 생산과 관련한 증명 및 관련 문서가 확보되지 않은 경우, 요구사항 3.3.(1)에서 3.3.(4)에 추가하여 냉간성형 철강제품 제조업체는 코일의 항복응력과 인장응력을 설정하되, 이는 관련 공개사양에서 요구하는 값보다 적어도 10% 더 커야 한다.
3.3.1 기타 강재의 연성도 요구조건
3.3.1.1 기본사항
(1) 3.2에 규정되지 않고, 3.3에 따라 구조용 부재 및 접합재로 사용하고자 하는 강재는 다음 요구조건을 만족하도록 한다.
① 파단부 12.7mm 표점거리에서의 최소 국부 연신율은 20%
② 파단 이외 부분의 최소 균일 연신율은 3%
(2) 이러한 기준에 따라 재료의 연성도가 결정되면, 강재는 4.4, 4.7.6.2(1), 4.7.6.2(2) 및 4.7.6.3(1)의 규정에 따라 중도리, 띠장, 커튼월 스터드 등에 사용하는 것으로 한정한다. 중도리, 띠장, 커튼월 스터드 등이 축력과 휨모멘트를 받는 경우, 는 0.15를 넘지 않도록 한다.
3.3.1.2 커튼월 스터드 적용에 대한 제한
(1) 내진설계범주 D에 해당되는 건축물에 기타 강재를 커튼월 스터드로 사용하는 경우, 벽체 표면 면적당 고정하중은 0.72이하인 경우로 제한한다.
3.4 냉간성형에 의한 항복강도 및 강도 증가
3.4.1 항복 강도
(1) 설계에 적용하는 항복강도 는 4.9.2의 방법에 의해 3.2에서 정의한 최소항복강도 또는 3.4.2의 냉간성형에 의해 증가된 항복강도보다 크지 않도록 한다.
3.4.2 냉간성형에 의한 강도 증가
(1) 냉간성형에 의한 강도 증가는 대신 (전단면의 평균항복강도)를 사용하여 고려할 수 있다. 이러한 강도 증가는 4.2, 4.3, 4.4(4.4.2.4 제외) 및 4.6.1, 4.7.4, 4.7.6.2에 한정하며, 응력수준 에서 국부좌굴 또는 단면형상 변화좌굴에 의한 강도저감이 발생하지 않는 경우에 적용한다. 구체적으로 기둥의 경우, 4.3.1에 따라 및 4.3.4에 따라 를 적용하며, 보의 경우는 4.4.3에 따라 및 4.4.4에 따라 를 적용할 수 있다. 냉간성형에 따른 강도증가 제한조건 및 결정은 다음의 ①, ②, ③에 따른다.
① 강재의 설계 항복강도 는 다음 방법에 의해 산정한다.
가. 전체단면 인장시험(4.9.2.3(1)① 참조)
나. 단주 압축시험(4.9.2.3(1)② 참조)
다. 식 3.4-1에 의한 계산
여기서, : 압축부재 총단면 또는 휨재의 플랜지 총단면의 평균항복강도
: 압축부재의 경우 전체 원단면적에 대한 모서리 (곡면부) 전체 단면적의 비, 휨부재의 경우, 설계를 지배하는 플랜지의 전체 원단면적에 대한 모서리(곡면부) 전체 단면적의 비
, 모서리(곡면부)의 인장항복강도 (3.4-2)
식 3.4-2는 , 이고 각도가 120° 이하인 경우에 적용함.
여기서, (3.4-3)
: 3.4 또는 4.9.2.3(3)에 정의된 원강재의 설계기준항복강도
: 모서리 (곡면부)의 내측 반경
: 단면의 요소두께
: 3.4 또는 4.9.2.3(3)에 정의된 원강재의 인장강도
: 평판 부위의 가중평균 인장 항복강도로, 4.9.2.3(2)의 방법으로 산정하거나, 실험 자료가 없을 경우는 원강재의 항복강도를 택함
② 축방향 하중을 받는 인장부재의 항복강도는 ①의 가. 또는 나.의 방법에 따른다.
③ 용접에 의한 기계적 성질의 영향은 전체 단면에 대한 실험에 근거하여 결정하며, 이때 시험체는 표점거리 내에 용접부가 포함되도록 한다. 용접부가 포함된 구조부재는 용접의 영향을 적절히 고려하도록 한다.
4.1 안정성 설계
(1) 이 절은 안정성을 위한 구조물의 설계 요구사항에 대해 다룬다.
4.1.1 시스템 안정성 설계
(1) 이 장에서는 구조물의 안정성 확보를 위한 탄성설계 요구사항을 다룬다. 구조물 전체 및 각 요소에 대하여 안정성을 확보 하여야 한다. 구조물과 구조물 요소의 안정성에 미치는 다음 사항들의 영향을 모두 고려하여야 한다.
① 휨, 전단 및 축 방향 변형 및 구조물의 변형에 기여하는 다른 모든 구성 요소 및 접합부 변형
② 2차효과[골조효과(P-Δ)와 부재효과(P-δ) 포함]
④ 잔류응력 및 단면의 국부항복에 의한 강성 감소
⑤ 단면변형 또는 국부 및 단면형상변형 좌굴에 의한 강성감소;
⑥ 시스템, 부재 및 접합부에 대한 강성과 강도의 불확실성
(2) 4.1.1.1, 4.1.1.2 또는 4.1.1.3에 제시된 방법으로 열거된 모든 효과를 고려하여 안정성에 대해 설계한다.
4.1.1.1 엄밀 2차탄성해석을 이용한 직접해석법
(1) ①에 따른 소요강도와 ②에 따른 설계강도로 구성되는 직접해석법은 모든 구조시스템에 사용할 수 있다.
① 소요강도 결정
직접해석법으로 설계할 경우, 구조체의 구성요소에 대한 소요강도는 가.에 의한 해석으로부터 산정한다. 이 해석에서는 나.에 의한 초기변형과 다.에 따른 강성조정에 대한 고려를 포함한다.
가. 해석
각각의 부재력에 대한 시스템 및 부재 변형의 영향을 반영하여 P-Δ 및 P-δ 효과를 고려하여 탄성해석을 적용한다. 대안으로 부재력에 대한 시스템 변형의 영향을 반영하는 P-∆ 효과만 고려된 탄성 해석을 수행하되, 계수하중에 대한 소요휨강도 는 4.1.1.2(1)①가.에 따라 계수를 곱하여 산정한다.
나. 초기변형의 고려
부재가 교차되는 점에서 초기변형은 아래 (가), (나) 가운데 하나의 방법에 의해 고려한다. 추가적으로 부재의 길이 방향의 다수 포인트에 초기변형을 포함시킬 수 있다.
(가) 초기변형에 대한 직접적 기하학적 고려사항
모든 경우에 해석과정에 직접적으로 초기변형의 영향을 반영하는 것이 허용된다. 구조물은 원채 위치에서 벗어난 부재의 교차점에 대해 해석한다. 초기변형의 크기는 설계에서 고려한 최대값으로 하고, 초기변형의 유형은 가장 큰 불안정 효과를 제공한 것으로 한다. 수직 기둥, 벽 또는 골조를 통해 중력하중을 지지하는 구조물의 해석에서, 모든 층에서 1차 탄성해석 최대 수평처짐에 대한 2차 탄성해석 최대 수평처짐의 비가 1.7 이하인 경우, 초기변형은 중력하중이 포함되는 경우에만 적용하고, 횡하중을 포함하는 하중 조합에 대한 해석은 하지 않아도 된다.
(나) 가상하중 적용에 의한 초기변형 고려
수직 기둥, 벽 또는 골조를 통하여 중력하중을 지지하는 구조물의 경우, 이 절의 요구조전에 따라 가상하중을 적용하여 초기변형의 영향을 반영할 수 있다. 가상하중은 공칭치수를 기초로 한 구조해석 모델에 적용한다.
㉮ 가상하중은 모든 층레벨에서 횡하중 형태로 가한다. 아래 ㉰항의 경우를 제외하면 가상하중은 다른 횡하중에 추가하며 모든 하중조합에 적용한다. 가상하중의 크기는 다음과 같다.
여기서, : 층에 적용된 가상하중
: 하중조합에 따라 층에 적용된 중력하중
설계프로젝트 또는 다른 품질확보기준에서 더 엄격한 초기변형 제한기준이 있다면 위 식의 1/240보다 더 작은 값으로 대체할 수 있다.
㉯ 어떤 층에서 가상하중 는 그 층에서 중력하중과 동일하게 해당 층에 분포시켜야 한다. 가상하중은 가장 큰 불안정 효과를 나타내는 방향으로 적용한다.
㉰ 1차탄성해석 최대횡변위에 대한 최대 2차 탄성해석 최대횡변위의 비가 1.7이하인 구조물에 대해서는 중력하중이 작용하는 하중조합에만 가상하중 를 적용하고, 횡하중을 포함하는 하중 조합에는 가상하중의 적용을 생략하는 것이 허용된다.
다. 단면강성 수정
구조부재의 소요강도 [계수하중에 의한 효과]를 산정하기 위한 구조물의 해석에는 다음과 같이 감소강성을 사용한다.
(가) 구조물의 안정성에 기여하는 것으로 고려되는 부재의 모든 강성에는 0.90의 계수를 적용한다. 추가로, 횡력저항 시스템의 일부가 아닌 부재에도 강성감소를 적용할 수 있다.
(나) 휨강성이 구조물의 안정성에 기여하는 부재의 모든 휨강성에 대해서 추가감소계수 를 적용한다.
㉮ 의 경우
㉯ 의 경우
여기서, : 계수하중에 의한 압축강도
: 부재의 축방향 항복강도
여기서, : 항복강도
: 총단면적
(다) 인 경우, 을 사용하는 대신, 의 가상하중을 모든 하중조합에서 4.1.1.1(1)①나.(나)의 규정한 방향으로 모든 층에 적용하면, 모든 부재에 대해 =1.0을 적용할 수 있다.
이러한 가상하중은 4.1.1.1(1)①나.(나)가 적용되지 않는 경우를 제외하고는, 4.1.1.1(1)①나.에서 규정한 하중에 추가해서 가해야 한다.
(라) 냉간성형 강재 이외의 재료로 구성된 구조요소가 구조물의 안정성에 기여하는 경우에는, 강성감소는 해당 설계기준에 의해 요구되는 값을 사용한다.
② 설계강도의 결정
가. 부재 및 접합부의 설계강도는 전체 구조물 안정성에 대한 추가적인 고려 없이 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 및 4.9의 규정에 따라 산정한다.
나. 모든 부재의 횡좌굴 유효길이계수 와 는 합리적인 공학적 해석에 의해 더 작은 값이 입증되지 않으면 1.0으로 한다.
다. 부재의 횡지지가새는 가새가 설치된 지점에서 부재 움직임을 제어할 수 있도록 충분한 강성과 강도를 가져야 하고 4.1.2에 따라 설계한다.
라. 4.1.1.1(1)①나.에서 규정된 교차점에서의 초기변형에 추가하여 부재의 내부 포인트에 초기변형을 반영하여 해석하는 것을 고려하는 경우, 초기변형 평면에서의 부재의 휨좌굴강도를 단면의 강도로 적용하는 것이 허용된다.
마. 압축부재의 비틀림, 휨비틀림, 국부 및 단면형상변형 좌굴에 의한 설계강도는 4.3에서 규정한다.
4.1.1.2 증폭 1차탄성해석을 이용한 직접해석법
(1) ①에 따른 소요강도(계수하중에 의한 효과)의 산정과 ②에 따른 설계강도의 산정으로 구성되는 설계의 직접 해석방법은 수직방향으로 구축된 기둥, 벽 또는 골조를 통해 중력하중을 지지하는 구조물로 제한한다.
① 소요강도의 결정
직접해석법에 의해 설계를 수행할 경우, 구조요소의 소요강도는 가.에 따른 해석으로 산정한다. 이 해석 과정에 나.에 따라 초기변형의 영향과 다.에 따라 강성조정을 고려한다.
모든 부재에 대한 소요휨강도 ,와 소요축강도 는 다음식에 따라 산정한다.
여기서, : 압축력과 휨모멘트를 동시에 받는 각 부재에 대해 작용하는 P-δ 효과(부재 효과)를 고려하기 위한 증폭계수, 식 (4.1-7)에 따라 해당 부재의 각 휨방향로 산정하고 압축력을 받지 않는 부재에 대해서는 은 1.0으로 한다.
: 구조물의 각층별로 정해지는 P-Δ 효과(골조효과)를 고려하기 위한 증폭계수; 식(4.1-10)을 사용해 해당층의 횡변위 방향으로 산정한다.
: 구조물에 횡변위가 발생하는 비횡구속 골조에 대해 계수하중을 적용하여 1차탄성해석으로 구한 모멘트
: 횡변위가 구속된 구조물에 대해 하중조합을 사용한 1차 탄성해석으로 구한 모멘트
: 2차효과(모멘트증폭효과)가 고려된 소요휨강도
: 구조물에 횡변위가 발생하는 비횡구속골조에 계수하중을 적용하여 1차 탄성해석으로 구한 축력.
: 횡변위가 구속된 구조물에 대해 계수하중을 적용하여 1차탄성해석으로 구한 축력
: 2차효과가 포함된 소요축강도
P-δ 효과에 의한 증폭계수 은 식 4.1-7에 의해 산정한다. 여기서, 는 반복해석에 의해 산정하거나, 로 할 수 있다.
여기서, : 골조의 횡변형이 없다는 가정 하에 다음에 의해 산정한 계수
가. 휨을 받는 평면에서 지지점 사이에 횡하중이 작용하지 않는 보-기둥에 대해
여기서, , : 고려대상의 휨평면에서 비지지된 부재 단부에서의 최소휨모멘트와 최대휨모멘트. 과 는 1차 탄성해석으로부터 산정한다.
의 부호 : 부재의 변형이 복곡률이면 양수, 단곡률이면 음수이다.
나. 지지점 사이에 횡하중이 작용하는 보-기둥에 대한 은 해석에 의해 결정하거나 보수적으로 모든 경우에 대해 1.0을 적용한다.
다. 는 휨평면에서 부재의 탄성임계좌굴강도이며, 부재의 양단부에서 횡변형이 없다는 조건하에 산정한다.
여기서 : 4.1.1.2(1)③에 의해 수정된 휨평면에서 대한 휨강성
: 부재의 비지지길이
: 부재의 양단부에 횡변위가 없다고 가정하여 산정한 휨좌굴에 대한 유효길이계수, 휨평면에 따라 또는 를 적용함
= 1.0, 해석에 의해 더 작은 값을 확정할 수 없는 경우
각층과 각횡변형의 방향에 대한 P-∆ 효과 증폭계수 는 다음과 같이 산정한다.
여기서, : 고려하는 층에서 지지되는 총 수직하중으로 횡력저항시스템에 속하지 않은 기둥들의 하중을 포함한다.
: 고려하는 횡변위 방향으로의 탄성임계 좌굴강도로서 횡좌굴해석 또는 식(4.1-11)에 의해 산정한다.
: 고려하는 횡변위 방향으로의 모멘트골조에 속한 기둥들에 작용하는 총 수직하중; 가새골조시스템인 경우에는 0을 적용한다.
: 고려하는 횡변위방향에 대한 1차탄성해석에 의한 층간변위로 4.1.1.2(1)③에서 요구하는 강성을 사용하여 산정한 층전단력 에 의해 발생한 상대 층간 변위를 의미한다.
: 층고
: 고려하는 횡변위방향에 대한 계수하중에 의한 층전단력
강체 다이아프램을 갖는 3차원 시스템에서 구조물의 평면 영역에 따라 값이 달라지 는 경우, 수직하중에 비례하여 가중된 평균변위 또는 층의 최대 변위로 한다. 유연 및 반 강체 다이아프램을 갖는 2차원 시스템인 경우, 는 각각의 독립된 골조에 대해 산정하 거나 층의 최대 횡변위로 한다.
초기변형은 4.1.1.1(1)①나(가) 또는 4.1.1.1(1)①나(나)의 규정에 따른다.
4.1.1.1(1)①다.에 따라 단면강성을 수정해야 한다.
부재와 접합부의 설계강도는 4.1.1.1(1)①나.의 규정에 따라 산정한다.
4.1.1.3 유효길이법
(1) 유효길이법의 적용은 다음 조건에 의해 제한된다.
① 구조물은 수직으로 시공된 기둥, 벽 또는 골조에 의해 대부분의 중력하중을 지지한다.
② 모든 층에서 2차해석 최대층간변위와 1차해석 최대층간변위의 비가 1.5이하이어야 한다. 위 해석에서 강성은 저감하지 않은 공칭강성을 사용한다.
(2) 소요강도 결정
구조물의 구성요소의 소요강도는 ①에 따른 해석으로 결정하되, ②에 따라 초기변형에 대한 영향을 고려한다.
① 해석
해석은 4.1.1.2(1)①가.에 따라 수행하고, 공칭강성이 해석에 사용되어야 하며 4.1.1.2(1)①다.를 적용하지 않아야 한다.
② 초기변형 고려
4.1.1.1(1)①나(나)에 따라 해석에 가상하중을 적용해야 한다.
(3) 설계강도의 결정
부재와 접합부의 설계강도는 4.2 ~ 4.9의 규정에 따라 계산한다.
압축부재의 휨좌굴 유효길이계수, 및 는 다음의 ① 또는 ②에 따라 적용한다.
① 가새골조시스템, 전단벽시스템 및 횡하중에 대한 횡방향 안전성과 저항력이 기둥의 휨강성에 의존하지 않는 구조시스템에서는, 합리적인 공학적 해석에 의해 더 낮은 값이 적절하다는 것을 입증하지 않는 한, 압축을 받는 부재의 및 는 1.0으로 사용한다.
② 모멘트골조 시스템과 기둥의 휨강성이 횡하중에 대한 횡방향 안정성 및 저항에 기여하는 기타구조 시스템에서는, 휨강성이 횡방향 안정성 및 내력에 기여하는 것으로 간주되는 기둥의 와 또는 탄성 임계좌굴 응력(최대좌굴응력) 는 구조물의 횡방향 좌굴해석으로 산정한다. 휨강성이 횡방향 안정성과 횡하중에 대한 저항에 기여하는 것으로 간주되지 않는 기둥의 와 는 1.0으로 한다.
예외: 모든 층에서 2차해석 최대층간변위와 1차해석 최대층간변위의 비가 1.1이하이면, 모든 기둥 설계에서 또는 를 1.0으로 할 수 있다.
부재의 횡지지에 사용되는 횡지지재는 지지점에서 부재 이동을 제어하기에 충분한 강성과 강도를 가져야 하며, 4.1.2에 따라 설계한다.
4.1.2 부재 횡지지
4.1.2.1 C형 단면과 Z형 단면의 보
(1) 웨브의 면내 하중을 받는 보로 사용되는 C형 단면 및 Z형 단면의 비틀림을 억제하기 위한 4.1.2.1(1)①의 횡지지 규정은, 어느쪽 플랜지도 효과적으로 횡변위가 억제되도록 데크 또는 외장재에 연결되지 않은 경우에만 적용한다. 상단 플랜지만 연결된 경우 4.7.6.4를 참조한다. 두 플랜지가 데크 또는 외장재에 효과적으로 연결되어 있는 경우 횡지지를 추가할 필요가 없다.
① 플랜지가 C 또는 Z형 단면의 강도 및 안정성에 기여하는 외장재에 연결되지 않은 경우
C형 단면 또는 Z형단면 부재의 상단 및 하단 플랜지의 각 중간 횡지지재는 과 의 저항력을 갖도록 설계한다. 여기서 은 x축과 y축이 모두 양인 사분면의 플랜지에 필요한 횡지지력이고, 는 다른 플랜지의 횡지지력이다.
x축은 웨브에 수직인 도심축으로, y축은 웨브에 평행한 도심축으로 지정해야 한다. x와 y 좌표는 플랜지 중 하나가 모두 양의 부호를 갖는 x축-y축 사분면에 위치하도록 방향을 정해야 한다. 좌표계 및 양의 힘 방향은 그림 4.1-1을 참조한다.
가. 등분포하중의 경우
여기서, , : 하중 의 x방향 및 y방향 성분; 와 는 각각 양의 x와y방향을 가리킬 경우 양의 부호를 갖는 것으로 한다.
여기서, : 횡지지부재 양쪽 각각 0.5a 이내에 작용하는 하중
여기서, a : 횡지지재 중심간 거리
(C형 단면의 경우)
(Z형 단면의 경우) (4.1-15)
여기서, : 중도리 웨브에 평행한 도심축이나 수직인 도심축에 대한 원단면의 단면 상승모멘트
: x축에 대한 원단면의 단면2차모멘트
, 전단중심에 대한 의 비틀림모멘트
여기서, : x방향 및 y방향 하중성분의 전단중심에 대한 편심거리
: 단면의 춤
등분포하중 가 웨브 평면을 통해 작용하는 경우(즉 , 인 경우) :
(가) C형 단면의 경우
(나) Z형 단면의 경우
(Z형 단면의 경우)
: C형 단면의 전단중심에서 웨브의 두께중심까지의 거리
여기서, (끝단판이 없는 C형 단면 )
(단순 끝단판이 있는 C형 단면)
여기서, , 웨브의 내부면으로부터 플랜지의 돌출길이
: 웨브의 두께
: 단순 끝단판의 외측폭(그림 1.5-1 참조)
: 플랜지의 최외단부 폭 (그림 1.5-1 참조)
그림 4.1-1 좌표계 및 양의 부호를 갖는 힘의 방향
나. 집중하중의 경우
집중하중이 웨브 평면을 통해 작용하는 경우(즉 이고, 인 경우):
여기서, , : 집중하중 의 x방향 및 y방향 성분으로 양의 x와 y방향을 가리킬 경우 양의 부호를 갖는 것으로 한다.
, 전단중심에 대한 의 비틀림 모멘트
: 횡지지재로부터 양측에서 각각 0.3a이내에 작용하는 집중하중
: 횡지지재로부터 양측에서 각각 0.3a 이상 1.0a 이내에 작용하는 집중하중, 이 위치에 있는 각 집중하중 에 를 곱한 값을 횡지지력에 추가한다.
l : 집중하중 작용점에서 횡지지재까지의 거리
다른 변수의 정의는 4.1.2.1①를 따른다.
횡지지력 , 은 음의 x 방향으로 해당 플랜지의 이동을 방지하기 위해 구속이 필요한 경우는 양의 값이다.
횡지지재가 설치되는 경우 양단 및 임의의 중간 횡지지점에서 양쪽 플랜지의 횡방향 변위를 막을 수 있도록 횡지지재를 접합한다.
비틀림 회전 및 횡방향 변위에 대해 단면을 효과적으로 구속하는 방법에 의해 보에 작용하는 모든 하중과 반력이 부재를 통해 골조에 전달되는 경우, 4.4.3에 따른 강도요구사항 이외에는 추가적인 횡지지재 설치는 필요하지 않다.
② 플랜지가 C 또는 Z 형 단면의 강도 및 안정성에 기여하는 외장재에 연결된 경우
외장재가 압축 플랜지에 부착된 부재에 대해서, 4.7.6.4 (1)의 규정을 만족하는 경우 4.7.6.4 (1)를 따른다. 외장재가 인장 플랜지에 부착된 부재에 대해서는, 4.7.6.4 (2)의 규정을 만족하는 경우 4.7.6.4 (1)를 따른다.
4.1.2.2 축 순수압축력을 받는 부재의 횡지지재
(1) 횡지지재의 소요 설계강도 및 강성은 4.1.1의 요구요건에 따라 2차해석으로 산정하는 것이 허용된다. 또는 대안으로 개별 중심 축하중을 받는 압축부재가 소요압축강도를 발휘할 수 있는 적절한 중간 횡지지재(또는 다수의 횡지지재 포함)를 제공하려면, 횡지지재에 작용하는 소요설계강도는 식(4.1-22)에 따라 산정한다.
여기서, : 축력 를 받는 단일 압축부재를 지지하기 위한 횡지지재의 소요압축강도
: 횡지지재에 의해 지지되는 개별 중심 축하중을 받는 압축부재의 소요압축강도
각 횡지지재의 강성은 식(4.1-23)에서 계산된 이상이어야 한다.
여기서, 0.75
: 단일 압축부재를 횡지지하기 위한 횡지지재의 최소 소요강성
: 등간격으로 배치된 중간 횡지지재 개수
: 중심 축압축력을 받는 개별 부재에 설치된 횡지지재 사이의 거리
횡지지된 부재에 대해 수직방향으로 설치되지 않는 횡지지재의 소요강도와 강성은 경사각도에 맞게 조정하여야 한다.
4.2 인장 부재
4.2.1 일반 요구사항
(1) 중심축 인장력을 받는 부재의 설계인장강도는 총단면의 항복한계상태와 순단면의 파단한계상태에 대해 각각 4.2.2와 4.2.3에 의해 산정된 값 중 작은 값으로 한다. 계수하중은 1.5.3.3의 설계법에 따라 결정한다. 공칭인장강도는 4.8에 따라 산정한 인장부재의 접합부 강도에 의해 제한된다.
4.2.2 총단면의 항복
(1) 총단면의 항복에 대한 공칭인장강도는 아래와 같이 산정한다.
여기서, : 부재의 총단면적
: 강재의 항복강도
4.2.3 순단면의 파단
(1) 순단면의 파단에 대한 공칭인장강도는 아래와 같이 산정한다.
여기서, : 부재의 유효단면적
: 인장강도
4.3 압축 부재
4.3.1 일반 요구사항
(1) 설계압축강도는 4.3.2, 4.3.3과 4.3.4에 의해 산정된 한계상태에 대한 설계강도 중에서 가장 작은 값으로 한다.
4.3.2 항복 및 전체 좌굴(휨좌굴, 비틀림좌굴 및 휨비틀림좌굴)
(1) 항복과 전체(휨좌굴, 비틀림좌굴 및 휨비틀림좌굴)좌굴에 대한 공칭축강도 는 이 절을 따라 산정한다. 설계강도 산정을 위한 강도저항계수는 1.5.3.3을 따른다.
: 공칭압축응력으로 다음과 같이 산정한다.
여기서, (4.3-4)
여기서, : 4.3.2.1에서 4.3.2.5 또는 4.13에 의해 결정된 탄성 전체(휨좌굴, 비틀림좌굴, 휨비틀림좌굴)좌굴응력 중 최솟값
4.3.2.1 비틀림 또는 휨비틀림 좌굴에 지배받지 않는 단면
(1) 2축대칭단면, 닫힌 상자형 단면 등 비틀림좌굴 혹은 휨비틀림좌굴이 발생하지 않는 단면의 경우, 탄성휨좌굴강도는 다음과 같이 산정한다.
여기서, : 강재의 탄성계수
: 4.1에서 결정되는 유효좌굴길이계수
: 부재의 횡좌굴에 대한 비지지길이
: 감소하지 않은 원단면의 좌굴축에 대한 단면2차반경
① 닫힌 상자형 단면
중심축 압축력을 받는 닫힌 상자형 단면을 갖는 부재 중 3% 이상 10% 이하의 최소 연신율을 갖는 강재로 제작되고, 유효좌굴길이 이 (4.3-6)을 통해 산정되는 의 1.1배보다 작을 경우에는 식 (4.3-5)에 저감된 단면2차반경 을 사용한다. 저감된 단면반경 은 (4.3-7)을 따른다.
여기서, : 국부좌굴응력과 휨좌굴응력이 같아지는 부재의 길이
: 강재의 탄성계수
: (4.12-4)에 의해 산정된 단면의 최소임계좌굴응력
: 감소계수
: 4.1에 의해 결정된 유효좌굴길이
4.3.2.2 비틀림 또는 휨비틀림 좌굴에 지배받는 2축 또는 1축 대칭부재
(1) 휨비틀림좌굴을 받는 1축 대칭 부재의 경우, 는 4.3.2.1을 통해 산정된 와 다음의 식을 통해 산정된 중 작은 값을 사용한다.
(4.3-8) 대신 보수적으로 (4.3-9)를 사용해도 된다.
여기서, (4.3-10)
여기서, (4.3-11)
: 전단중심에 대한 단면극관성반경
여기서, , : 주축에 대한 단면2차반경
: 도심에서 전단중심까지의 x주축방향 거리로, 음수값으로 취함
여기서, : 부재의 원단면적
: 강재의 전단탄성계수
:비틀림상수
:강재의 탄성계수
: 단면의 비틀림 와핑상수
: 4.1에 의해 결정되는 비틀림좌굴에 대한 유효길이계수
: 비틀림에 대한 압축재의 비지지길이
여기서, : 4.1에 의해 결정되는 x축 휨에 대한 유효길이계수
: x축에 대한 휨을 받는 압축재의 비지지길이
1축 대칭부재의 경우, x축은 대칭축으로 한다.
2축 대칭부재가 비틀림좌굴을 받는 경우, 는 4.3.2.1에 의해 계산된 값과 중에서 작은 값으로 한다. 여기서 는 (4.3-12)에 따라 산정한다.
1축 대칭 비구속 L형 단면에서, 항복응력 에서의 유효단면적 ()이 저감되지 않은 원단면적 ()와 같은 경우 또는 4.3.3의 직접강도법에 따라 인 경우에는, 를 식(4.3-8)을 사용하여 산정한다. 여기서 은 최소단면반경을 사용한다.
4.3.2.3 점대칭단면
(1) 점대칭단면의 경우, 는 4.3.2.2에 의해 결정되는 와 4.3.2.1에 의해 단면의 소주축방향에 대해 결정된 중 작은 값을 사용한다.
4.3.2.4 비대칭단면
(1) 특정선이나 점에 대해 대칭성이 전혀 없는 비대칭부재의 경우, 는 4.13나 합리적인 공학적 해석을 통해 결정한다. 대안으로, 4.9.2에 의해 규정된 실험을 통한 산정이 허용된다.
4.3.2.5 구멍이 있는 단면
(1) 단면에 구멍이 포함된 경우, 는 4.13에 의해 구멍의 영향을 고려한다. 대안으로, 4.9.2에 규정된 실험을 통해 구멍의 영향을 평가하여 반영한다.
단, 유효폭법 적용 시 구멍 크기가 4.12.1.1의 제한을 만족할 경우 이 절의 규정은 따르지 않아도 된다.
4.3.3 항복 및 전체좌굴과 상호작용하는 국부좌굴
(1) 항복 및 전체좌굴과 상호작용하는 국부좌굴에 대한 공칭축강도 는 이 절을 따라 산정한다. 모든 부재는 국부좌굴과 항복 또는 국부좌굴과 전체좌굴과의 상호작용으로 인한 강도저하 가능성에 대해 검토한다. 이 상호작용에 따른 강도저하는 4.3.3.1의 유효폭법 또는 4.3.3.2의 직접강도법에 의해 고려하여야 한다. 강도저항계수는 아래의 값을 사용한다.
4.3.3.1 유효폭법
(1) 유효폭법을 사용할 경우, 국부좌굴에 대한 공칭축강도 은 다음과 같이 산정한다.
여기서, : 4.3.2에 정의된 공칭좌굴응력
: 4.3.3.1(1)과 4.3.3.1(2)에 의해 결정된 응력 에서의 유효단면적
: 4.3.2에 의해 결정되는 항복과 전체좌굴을 고려한 공칭축강도
중심축하중을 받는 L형단면은 4.6.1.2의 와 의 정의에서 명시된 추가휨모멘트를 고려하여 설계한다.
① 구멍이 없는 부재
닫힌 원형부재를 제외한 구멍이 있는 부재의 경우, 는 두께와 단면을 구성하는 각 요소의 유효폭을 곱한 값의 합으로 결정하며, 이 때 모든 요소의 유효폭은 응력 에서 4.12에 따라 결정한다.
가. 닫힌 원통형단면
외경두께비 가 보다 크지 않는 경우, 유효단면적 는 다음과 같이 산정한다.
여기서, (4.3-16)
여기서, : 원통형단면의 외경
: 두께
: 부재의 원단면적
여기서, : 4.3.2.1에 의해 산정된 탄성휨좌굴강도
② 원형구멍이 있는 부재
원형구멍이 있는 부재에 대해, 유효단면적 는 4.12.1.1(1)에 제시된 유효폭으로 결정하며 해당 절의 제한조건에 따른다.
만약 유효길이 구간에 위치한 구멍의 개수와 구멍의 직경을 곱한 값을 유효길이로 나눈 값이 0.015를 초과하지 않는 경우, 구멍의 존재를 무시하고 4.3.3.1(1)①에 따라 설계할 수 있다.
4.3.3.2 직접강도법
(1) 직접강도법 적용 시, 국부좌굴축강도 는 4.3.3.2(1)①과 4.3.3.2(1)②에 따라 산정한다.
여기서, (4.3-20)
여기서, : 4.3.2.1에서 4.3.2.5에 의해 산정된 전체축강도
: 4.13에 의해 산정된 탄성임계국부좌굴강도
본 절은 구멍을 포함하는 압축재의 국부좌굴에 대한 공칭축강도 는 4.12.1.1(1)①에 따라 산정한다. 다만, 은 구멍의 영향을 반영하며, 다음을 따른다.
여기서, (4.3-22)
여기서, : 구멍 위치에서의 순단면적
4.3.4 단면형상변형좌굴
(1) 단면형상변형좌굴 공칭축강도 는 이 절에 따라 산정한다. 이 절의 규정은 I형, Z형, C형, 모자형 단면과, 기타 플랜지 끝단에 스티프너가 있는 열린단면에 적용한다. 설계강도 산정을 위한 강도저항계수는 다음의 값을 적용한다.
4.3.4.1 구멍이 없는 부재
(1) 공칭축강도 는 다음과 같이 산정한다.
여기서, (4.3-24)
여기서, (4.3-25)
: 4.13에 의해 산정한 탄성임계단면형상변형좌굴강도
4.3.4.2 구멍이 있는 부재
(1) 구멍이 있는 부재 단면형상변형좌굴 공칭축강도 는 4.3.4.1을 통해 결정하되 은 구멍의 영향을 포함하여 산정되어야 하며, 인 경우는 다음을 따른다.
여기서, (4.3-28)
: 구멍 위치에서의 순단면적
4.4 휨부재
(1) 이 절은 하나의 주축에 대해 휨을 받는 부재, 또는 웨브를 통과하거나 웨브에 수직인 도심축에 대해 휨을 받는 Z형단면 부재를 다룬다. 또한, 부재는 전단중심을 통과하는 축과 평행하게 가력되거나 비틀림이 적절히 구속하여야 한다.
4.4.1 일반 요구사항
(1) 설계휨강도()는 4.4.2에서 4.4.4의 적용 가능한 부분에 따라 계산된 값 중 가장 작은 값이어야 한다.
4.4.2 항복 및 전체(횡비틀림)좌굴
(1) 항복과 부재 전체좌굴에 대한 공칭휨강도()는 강관 단면의 경우 4.4.2.1, 4.4.2.3에 따라 최초 항복까지의 내력 또는 4.4.2.4에 따라 비탄성 여유강도를 고려하여 계산한다.
휨부재의 강도저항계수는 별도의 규정이 없는 한 아래의 값을 사용한다.
4.4.2.1 휨항복의 시작
(1) 최초 항복까지의 내력을 고려한 항복과 부재 전체좌굴에 대한 공칭휨강도()는 식 (4.4-1)에 따라 계산하여야 한다.
여기서, : 항복과 부재 전체(횡비틀림)좌굴에 대한 공칭휨강도
: 압축연단에 대한 감소하지 않은 원단면의 탄성단면계수
여기서, : 감소하지 않은 원단면에서 최초로 항복하는 연단에 대한 탄성단면계수
: 강재의 항복응력
① 은 다음과 같이 정의한다.
가. 일 경우
나. 일 경우
여기서, : 탄성임계횡비틀림좌굴응력 (4.4.2.1(1)②~ ⑥ 또는 4.13에 따라 산정됨)
② 1축 또는 2축 대칭단면의 대칭축에 대한 휨
대칭축에 대해 휨을 받는 1축 또는 2축 대칭 단면의 탄성좌굴응력은 다음과 같이 구한다.
여기서, : 원단면적
여기서, : 비지지구간의 최대 모멘트의 절댓값
: 비지지구간의 1/4 지점 모멘트의 절댓값
: 비지지구간의 중앙부 모멘트의 절댓값
: 비지지구간의 3/4 지점 모멘트의 절댓값
모든 경우에 값을 보수적으로 1을 적용하는 것이 허용된다. 자유단이 횡지지되지 않은 캔틸레버와 내민부분의 경우 를 1로 할 수 있다.
= (4.4-8)
여기서, : 도심 주축에 대한 단면2차 반경
: 도심에서 전단중심까지의 x축 주축 방향 거리
: y축에 대한 유효좌굴길이계수
: y축에 대한 휨을 받는 부재의 비지지길이
여기서, : 강재의 전단탄성계수
: 비틀림 상수
: 단면의 비틀림 와핑 상수
: 비틀림에 대한 유효길이계수
1축 대칭단면의 경우, x축을 대칭축으로 삼는다.
2축 대칭 I형단면의 경우, 대안으로 값은 다음의 식을 이용하여 산정한다.
여기서, : 단면의 춤
: 웨브에 평행한 전체단면(저감되지 않은 원단면) 도심축에 대한 압축단면의 단면2차모멘트
③ 대칭축에 수직인 도심축에 대한 1축대칭 단면의 휨
대칭축에 수직인 도심축에 대한 휨을 받는 1축대칭단면의 탄성좌굴응력, 은 다음과 같이 산정한다. 여기서 x 축은 전단중심이 음의 x 좌표를 갖도록 하는 단면의 대칭축이다.
여기서, = +1, 도심에서 전단중심 쪽에 압축을 일으키는 모멘트의 경우
= -1, 도심에서 전단중심쪽에 인장을 일으키는 모멘트의 경우
여기서, : 축에 대한 유효좌굴길이계수
: 축에 대한 휨을 받는 압축재의 비지지길이
여기서, , : 휨을 받는 면에서 비지지길이의 단부에서 발생하는 최소 및 최대 휨모멘트; 단부 모멘트의 비율인 / 는 과가 동일한 부호 (복곡률)를 갖는 경우 양수이고 반대 부호 (단곡률)일 경우 음수이다. 비지지 길이 내의 어느 지점에서든 휨모멘트가 비지지길이 단부값보다 큰 경우 는 1.0으로 할 수 있다.
여기서, : 도심에서 주 x축 방향 전단중심까지의 거리(음수값으로 취급함)
다른 변수는 4.4.2.1(1)②에 정의되어 있다.
④ 점대칭 단면
웨브와 직교이며 도심을 통과하는 x 축에 휨을 받는 점대칭 Z형단면의 탄성좌굴응력 는 다음과 같이 산정한다.
또는 대안으로 는 식 (4.4-16)을 사용하여 산정한다.
여기서, 다른 변수들은 4.3.2.1(1)②에 정의되어 있다.
⑤ 닫힌 상자형 단면
단힌 상자형 단면 부재의 경우, 횡방향 비지지 길이가 식 (4.4-18)로 산정된 보다 작거나 같으면 전체 좌굴을 고려할 필요가 없으며, 공칭강도 가 된다.
위에서, : 단면의 비틀림 상수
: y축에 대한 원단면의 단면2차모멘트
다른 변수는 4.3.2.1(1)②에 정의되어 있다.
횡방향 비지지길이가 식 (4.4-19)에 의해 산정된 보다 클 경우, 대칭축에 대한 휨을 받을 때 탄성 좌굴 응력 은 다음과 같이 산정한다.
⑥ 기타 단면
4.4.2.1(1)②~⑤에 정의된 것 이외의 단면의 탄성좌굴응력은 4.13.2에 따라 산정할 수 있다.
4.4.2.2 구멍이 있는 보
(1) 단면에 구멍이 있는 경우 는 4.13에 따라 구멍의 영향을 고려하여야 한다.
단, 유효폭법에서 구멍 크기가 4.12.1.3의 제한사항을 충족하는 경우 이 항의 내용은 요구되지 않는다.
4.4.2.3 닫힌 원통형 단면에 대한 항복개시강도
(1) 외경두께비 가 이하인 닫힌 원통형 단면 부재의 경우, 공칭휨강도, 은 식 (4.4-20)에 따라 산정한다.
(2) 강도저항계수는 아래의 값으로 한다.
여기서, : 강재의 항복강도
: 닫힌 원통형 단면의 외경
: 원통형 단면의 두께
다른 변수의 정의에 대해서는 4.4.2.1(1)②을 참조한다.
4.4.2.4 비탄성 여유강도
(1) 비탄성 여유강도를 고려한 항복 및 전체(횡비틀림)좌굴에 대한 공칭휨강도, 은 이 절에 따라 산정한다. 비탄성 여유강도는 4.4.2.4(1)①의 요소기반법 또는 4.4.2.4(1)②의 직접강도법을 통해 고려 될 수 있다.
① 요소기반법
비탄성 휨 여유강도는 다음 조건이 충족되는 경우 사용할 수 있다.
가. 부재는 단면형상변형 또는 횡비틀림 또는 휨비틀림 좌굴의 영향을 받지 않는다.
나. 냉간 가공의 효과는 항복강도 결정에 포함되지 않는다.
다. 웨브의 압축 부분 깊이의 두께에 대한 비율은 식 (4.4-26)에 정의된 대로 을 초과하지 않는다.
라. 전단력은 웨브 면적(구속판요소의 경우 , 비구속판요소의 경우 )에 를 곱한 값을 초과하지 않는다.
여기서, : 웨브의 평판부 춤
: 요소의 모재의 판두께
: 요소 평판 폭
마. 웨브과 수직요소 사이의 각도는 30°를 초과하지 않는다.
공칭휨강도, 는 를 초과하지 않거나 의 최대 압축변형률을 유발하지 않아야한다 (최대 인장 변형률에 대한 제한은 없다).
여기서, : 압축연단 또는 인장연단의 응력이 일 때 산정한 유효단면계수
, 항복변형률 (4.4-24)
여기서, : 강재의 탄성 계수
: 다음과 같이 산정된 압축 변형률 계수
(가) 중간 구속재가 없는 구속 압축 요소
중간 구속재가 없는 압축 요소의 경우 는 다음과 같이 계산한다.
인 경우 (4.4-25)
여기서, (4.4-26)
(4.4-27)
(나) 비구속판 압축요소
비구속 압축요소의 경우 는 다음과 같이 계산한다.
㉮ 길이방향 한쪽 끝은 압축을 받고 다른 쪽은 인장을 받아 생기는 응력 구배를 가지는 비구속 압축요소
인 경우 (4.4-28)
여기서, : 4.12.2.2에 정의된 세장비
(4.4-29)
여기서, : 4.12.2.2에 정의된 값
㉯ 길이방향 양쪽 끝이 압축을 받아 생기는 응력구배를 가지는 비구속 압축요소
㉰ 균등한 압축을 받는 비구속 압축요소
㉱ 다중 구속 압축 요소와 끝단구속 압축요소
다중 구속판 압축 요소와 단부구속판 압축 요소의 는 다음과 같다.
은 인장일 경우나 압축일 경우 동일하게 이상적인 탄소성 응력-변형률 곡선을 취하고 평면유지의 가정하에 응력의 평형 조건이 만족되도록 산정한다. 휨과 웨브 크리플링의 조합에 대해서는 4.6.3에 따라 검토한다.
② 직접강도법
비탄성 휨 여유강도를 고려한 공칭강도, 는 이 항의 규정에 따라 산정한다.
즉, 인 경우,
(4.4-30)
여기서, , 탄성임계 횡비틀림좌굴 모멘트 (4.4-31)
여기서, : 감소하지 않은 원단면의 압축연단에 대한 탄성단면계수
: 4.4.2.1 또는 4.13에 의한 탄성임계휨비틀림좌굴응력
: 4.4.2.1에 따른 부재의 항복모멘트
, 소성휨모멘트 (4.4-32)
여기서, : 소성단면계수
4.4.3 항복 및 전체좌굴과 상호작용하는 국부좌굴
(1) 모든 부재에 대해서 항복 또는 전체좌굴과 국부좌굴의 상호작용으로 인한 설계강도의 잠재적 감소 가능성을 확인해야 한다. 이러한 강도저하가능성은 4.4.3.1의 유효폭법 또는 4.4.3.2의 직접강도법을 통해 검토하여야 한다.
강도저항계수는 아래의 값을 사용한다.
4.4.3.1 유효폭법
(1) 유효폭법의 경우, 국부좌굴에 대한 공칭휨강도, 는 다음에 따라 산정한다.
(4.4-33)
여기서, : 4.4.3.1(1)에서 4.4.3.1(3)에 의한 압축연단의 응력이 일 때 산정한 유효단면계수
: 4.4.2에 정의된 전체 휨응력
: 인장연단의 응력이 일 때 산정한 유효단면계수
구멍이 없는 부재의 경우, 단면을 구성하는 각 요소의 유효폭으로부터 를 산정한다. 모든 요소의 유효폭은 최대압축응력 에서 4.12에 따라 산정한다.
외경두께비 가 이하인 닫힌 원통형 부재의 경우 국부좌굴을 확인할 필요가 없다.
② 구멍이 있는 부재
구멍이 있는 부재의 경우 구멍에 인접한 요소는 비구속판 요소로 취급해야 한다. 는 4.12에 따른 유효폭을 고려하여 산정한다.
③ 비탄성 여유강도를 고려한 부재
4.4.2.4(1)①의 요소기반법은 이 항에 규정된 바에 따라 적용하여야 한다. 적용 가능한 경우 유효 설계 폭(4.12)을 단면 특성 계산에 사용한다.
4.4.3.2 직접강도법
(1) 직접강도법의 경우, 국부좌굴에 대한 공칭휨강도 는 4.4.3.2(1)①~③에 따라 산정한다.
국부좌굴과 전체좌굴의 상호작용을 고려하기 위한 공칭휨강도 는 다음과 같이 산정한다.
(4.4-34)
(4.4-35)
여기서, (4.4-36)
: 4.4.2에 정의된 횡비틀림좌굴에 대한 공칭휨강도
: 4.13에 따라 결정된 임계 탄성국부좌굴모멘트
구멍이 있는 보의 국부좌굴에 대한 공칭휨강도 는 구멍의 영향을 고려하여 이 결정된 경우를 제외하고는 4.4.3.2(2)에 따라 산정한다.
(4.4-37)
여기서, , 부재 순단면의 항복모멘트 (4.4-38)
여기서, : 최초로 항복하는 연단에 대한 순단면의 단면계수
③ 국부 비탄성여유강도를 고려하는 부재
과 인 경우, 비탄성 여유강도는 다음과 같이 산정할 수 있다.
가. 휨축에 대해 대칭인 단면 또는 압축측에서 최초 항복이 발생하는 단면
(4.4-39)
나. 인장측에서 최초 항복이 발생하는 단면
(4.4-40)
여기서, (4.4-41)
: 단면 4.4.2에 정의된 공칭휨강도
(4.4-42)
: 4.13에 따라 결정된 탄성임계국부좌굴모멘트
: 식 (4.4-32)에 따른 소성휨모멘트
: 4.4.2.1에 따른 항복모멘트
: 압축항복 시작점의 모멘트 (인장항복 이후)
(보수적 근사치로 사용될 수 있음)
(4.4-43)
: 항복 변형률에 대한 최대 인장 변형률의 비
4.4.4 단면형상변형좌굴
(1) 이 항의 규정은 끝판 스티프너가 있는 압축 플랜지를 가진 I형, Z형, C형 및 기타 개방형 단면 부재에 적용한다.
4.4.4.1 구멍이 없는 부재
(1) 공칭휨강도, 는 식 (4.4-44) 또는 (4.4-45)에 따라 산정한다.
(4.4-44)
(4.4-45)
여기서, (4.4-46)
(4.4-47)
(4.4-48)
여기서, : 압축연단에 대한 감소하지 않은 원단면의 탄성단면계수
: 4.13에 따라 산정된 탄성 단면형상변형좌굴응력
4.4.4.2 구멍이 있는 부재
(1) 단면형상변형좌굴에 대한 공칭휨강도, 는 구멍의 영향을 고려하여 결정된 를 제외하고는 4.4.4.1에 따라 산정한다.
(4.4-49)
(4.4-50)