고강도 내해수 STKM450 강관의 허용압축응력 도출 = Development of allowable axial stresses for high-strength seawater-resistant STKM450 steel pipe

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 새로 개발된 Poseidon600을 적용한 고강도 내해수성 구조 용 강관인 STKM450의 축방향 허용압축응력식을 도출하는 것을 목적으 로 한다. 이를 위해 우선 국내의 허용응력설계법 기반의 여러 설계기준 (도로교설계기준, 강교설계기준, 강구조부재설계기준 및 항만 및 어항 설 계기준)의 허용응력 기준을 비교·분석하였고, 이를 토대로 축방향 허용 압축응력식을 제안하고 비선형 유한요소해석을 통해 제안식의 적용성을 검토하였다. STKM450 강관의 압축강도를 산정하기 위하여 강관의 초기변형 (initial geometric imperfection)을 반영한 유한요소 압축해석을 수행하였 다. 해석모델은 기존에 수행된 STKM380 대상의 압축실험 결과와의 비 교를 통해 신뢰성을 우선 검증하였다. 널말뚝 실무에서 사용 중인 D609 (직경)x12t(두께) 및 D1200x11t 강관 단면을 대상으로 소재인장시험 결 과 및 설계기준 기반의 재료 모델을 해석에 반영하였다. 강관 부재의 다 양한 세장비를 적용한 압축해석 결과, 해석에서 도출된 축방향 허용압축 응력 최댓값이 강교설계기준에서 동일한 항복강도를 갖는 SS450 강종에 대한 허용압축응력값을 충분히 상회하므로, 이 규정을 동일하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 유한요소해석에서 강관의 초기변형 가정값에 따른 허용압축응력 최댓 값의 변화를 검토하기 위해 강관의 초기변형을 선행연구 및 Eurocode 규정을 참고하여 L(부재길이)/500∼L/2000로 영향 변수로 설정하여 민감 도 분석을 수행하였다. 해석 결과, 모든 초기변형 가정에 대한 결과값이 강교설계기준의 SS450에 대한 허용압축응력값을 상회하는 것으로 나타 나 이 연구에서 제안한 허용압축응력식의 적정성을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 i
• 목 차 ii
• 표 목 차 iv
• 그림목차 v
• 제 1장 서론 1
• 1.1. 연구 배경 1
• 1.2. 연구 목적 및 범위 1
• 1.3. 선행연구 조사 3
• 제 2장 허용응력 기반 설계기준 비교 6
• 2.1. 개요 6
• 2.2. 항만 및 어항 설계기준(2024) 6
• 2.3. 강교설계기준(2019) 8
• 2.4. 강구조부재설계기준(2024) 10
• 2.5. 도로교설계기준(2010) 13
• 2.6. 소결 15
• 제 3장 유한요소해석 17
• 3.1. 개요 17
• 3.2. 재료 모델 18
• 3.3. 압축해석 모델링 20
• 3.4. 해석모델 신뢰성 검증 22
• 3.5. 압축해석 결과 25
• 제 4장 축방향 허용압축응력식 제안 38
• 제 5장 초기변형 최대값 가정에 따른 영향 분석 40
• 5.1. 개요 40
• 5.2. 분석 결과 40
• 제 6장 결론 46
• 참고문헌 50
• Abstract 53
• 감사의 글 55