거더, 좌굴하중, 피로강도, 단주의복편심

소개글

거더, 좌굴하중, 피로강도, 단주의복편심에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. I 형 거더 및 Box 거더

2. Euler의 좌굴하중

3. 강의 피로강도

4. 단주의 복편심

본문내용

량 중량화 및 급증하는 교통량과 함께 고장력강의 사용에 따라, 반복하중에 의한 피로파괴가 구조물의 안전성에 심각한 요인으로 지적되고 있어, 1992년에 개정된 도로교 표준시방서에서도 피로 설계조항을 신설하였다.
피로강도는 하중의 반복횟수, 응력범주 및 응력변동 범위에 의해 결정되며, 응력변동 범위는 일반적으로 다음 그림과 같이 정의된다.
▲ 응력의 변동범위
또한, 반복하중의 응력진폭이 일정한 경우와 변화하는 경우에 따라 피로강도는 변한다. 그러나 응력범위가 일정한 수준 이하 경우에는 피로파괴가 발생하지 않으며, 이를 피로한도(fatigue limit)라고 한다.
▲ 도로교 표준시방서의 피로설계곡선
위의 그림은 도로교 설계기준에 제시된 허용피로 응력범위를 반복횟수의 함수로 나타낸 응력범위-피로수면 선도(S-N선도)이며, 그림에서 일정한 허용응력범위를 가지는 피로한도는 시방서에서 2백만회 이상의 반복회수에 대하여 제시된 허용응력범위의 에 해당하는 응력범위이다. 피로설계곡선은 기본식이
이며, 는 응력범위, 은 반복횟수, 는 피로파괴상수, 은 상수로서 이 적용되고 있다.
▲ 일본 강구조협회의 피로설계곡선 (1 MPa = 10 kgf/㎠)
4. 단주의 복편심
단주는 1) 단면적에 비해 길이가 짧은 압축부재로 좌굴의 위험이 없는 부재이며, 반대어로는 장주가 있다. 경사단주와 수직단주가 있다.
2) 세장비 = l / r < 100 인 경우.
▶ 1축 편심축 하중을 받는 단주의 응력
① 그림 (a)와 같이, 도심 G로부터 X 축 위에 편심 거리 e만큼 떨어진 점 E에 하중 P가 작용.
- 힘의 변환을 이용하면, 그림 (a)는 그림 (b)와 그림 (c)를 합한 것과 같다.
- 그림 (d)는 그림 (a)와 역학적으로 같다.
- 그림 (b)의 기둥은 중심축 하중 P를 받고 있으므로 콘크리트의 응력은 가 된다.
- 그림 (c)의 기둥은 중심축에 대하여 모멘트 하중을 받고 있으므로, 이 하중에 의한 콘크리트의 응력은 이 된다.
- 그림 (a)와 같은 기둥에서의 응력은 그림 (b)와 그림 (c)를 합한 그림 (d)와 같은 합성 응력이다.
② 그림 (a)의 점 A와 점 B에 생기는 합성 응력 는 압축을 (-)인장을 (+)로 하면 다음과 같이 된다.
③ 이므로 위의 식을 다시 쓰면 다음과 같이 된다.
- 편심 거리 e가 커지면, 휨 모멘트 M이 커져서 합성 응력은 그림 (d)의 (Ⅲ)과 같이 되어 기둥 단면의 일부에 인장 응력이 생기는 수도 있다.
- 그림 (Ⅰ)의 경우는 e가 작아 전체 단면에 압축 응력이 생긴다.
- 그림 (Ⅱ)의 경우는 e가 그림 (Ⅰ)과 그림 (Ⅲ)의 중간 정도로, 점 A에서의 응력은 0이 되는 경우이다.
- 일반적으로, 돌이나 콘크리트는 압축력에는 강하지만 인장력에는 약하다. 그러므로 이들 재료를 사용하여 만든 교각이나 댐 등에서 단면에 인장 응력이 일어나지 않도록 설계해야 한다.
▶ 2축 편심축 하중을 받는 단주의 응력
위의 그림에 의해 2축 편심축 하중을 받는 단주의 응력은 아래의 식과 같이 나타낼 수 있음을 알 수 있다.

키워드

거더,   좌굴하중,   피로강도,   단주의 폭편심,   오일러공식