KR102412385B1 - Design System and Design Method of Steel Frame Construction using Index of Standard Section Shape Steel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연산기능을 가진 제어서버(10) 및 철골 구조물의 모델링 정보와 표준 형강 정보가 저장된 데이터베이스(20)가 네트워크로 연결되고, 컴퓨터에 의해 실행되는 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템으로서, 제어서버(10)는 철골 구조물에 모델링되는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출하는 설계부재 요소산출부(100); 데이터베이스에서 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 산출하는 표준 형강 요소산출부(200); 상기 설계부재와 상기 표준 형강의 인덱스값을 산출하는 인덱스 산출부(300); 및 상기 설계부재의 인덱스값과 상기 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 기 설정된 조건식을 만족하는 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 표준 형강 단면성능 선택부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템이다.The present invention is a design system for a steel structure using an index executed by a computer, in which a control server 10 having an operation function and a database 20 storing modeling information and standard section information of a steel structure are connected to a network, and control The server 10 includes a design member element calculation unit 100 for calculating the unsupported length and maximum moment of each member modeled in the steel structure; a standard section element calculation unit 200 for calculating the non-elastic limit unsupporting length and the elastic limit lateral buckling moment of the standard section from the database; an index calculation unit 300 for calculating an index value of the design member and the standard section; and a standard section steel section performance selection unit 400 that compares the index value of the design member with the index value of the standard section, and selects a standard section having a section performance satisfying a preset conditional expression. It is a design system for steel structure using the index of the section steel.
Description
본 발명은 철골 구조물의 설계시스템 및 설계방법에 관한 것이다. 구체적으로는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템 및 설계방법에 관한 것이다.The present invention relates to a design system and a design method for a steel structure. Specifically, it relates to a design system and design method of a steel structure using an index of a standard section steel.
도심지의 인구밀집에서 비롯한 건축물 고밀도화로 주차 공간의 부족 문제가 최근 대두되면서 주차 용도의 구조물 신설이 증가하고 있으며, 이 경우 철골 구조 시스템이 주로 이용된다.As the problem of a shortage of parking space has recently emerged due to the high density of buildings, including population density in downtown, new structures for parking are increasing. In this case, the steel structure system is mainly used.
철골 구조는 철근콘크리트 구조와 비교하여 재료가 균질하고 세장한 부재가 가능하며 기존 건축물의 증축, 보수가 용이하다는 장점이 있다. Compared to the reinforced concrete structure, the steel structure has the advantage of being made of homogeneous materials and slender members, and that it is easy to extend and repair existing buildings.
일반적인 철골구조의 설계 과정은 계수하중에 의한 소요 강도를 계산한 후, 부재의 단면을 가정하고, 단면성능에 따른 설계강도를 계산하여 안전성을 검토한다. In the general steel structure design process, after calculating the required strength by the coefficient load, the cross-section of the member is assumed, and the design strength is calculated according to the cross-sectional performance to review the safety.
여기서 가정한 단면성능이 안전성을 만족하지 못하는 경우, 다시 단면을 가정하여 상기의 과정을 다시 수행하는 단면 선택의 시행착오가 발생하는 문제점이 있다.When the cross-section performance assumed here does not satisfy safety, there is a problem in that trial and error occurs in selecting a cross-section to perform the above process again assuming a cross-section.
철골구조 설계 과정에서 시행착오를 통한 단면성능 선택은 설계자의 경험에 의한 직관과 주관적이고 정교한 능력에 의해 설계가 좌우된다. In the steel structure design process, the selection of sectional performance through trial and error is influenced by the designer's intuition and subjective and sophisticated ability.
이 경우, 구조물에 소요되는 부재수가 증가할수록 많은 반복과정에 의해 설계 소요시간이 길어지므로 효율성이 저하되는 문제점이 있다. In this case, as the number of members required for the structure increases, the design time increases due to many iterative processes, and thus there is a problem in that the efficiency is lowered.
또한, 설계강도가 소요강도를 과도하게 초과하는 설계는 철골 부재의 물량을 증가시키므로 비경제적인 설계가 될 수 있는 문제점이 있다. In addition, a design in which the design strength excessively exceeds the required strength increases the quantity of steel members, so there is a problem in that it can become an uneconomical design.
따라서 시행착오의 문제를 개선하여 효율적이고, 설계조건을 만족시키는 범위 내에서 경제적인 부재 단면을 선택할 수 있는 방법이 필요하다.Therefore, it is necessary to improve the problem of trial and error to efficiently select a member cross-section within the range that satisfies the design conditions.
본 발명에 따른 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템 및 설계방법은 다음과 같은 해결과제를 가진다.The design system and design method of a steel structure using the index of a standard section according to the present invention has the following problems.
첫째, 본 발명은 부재의 단면을 가정하지 않음으로써, 단면 선택의 시행가 반복되는 문제점을 방지하고자 한다.First, the present invention does not assume the cross-section of the member, thereby preventing the problem of repeating the selection of the cross-section.
둘째, 부재 단면을 가정하지 않고, 철골 구조물에 모델링되는 설계부재의 인덱스값과 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 부재단면 성능을 선택하고자 한다.Second, without assuming the member cross-section, the index value of the design member modeled on the steel structure and the index value of the standard section are compared to select the member cross-section performance.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 연산기능을 가진 제어서버 및 철골 구조물의 모델링 정보와 표준 형강 정보가 저장된 데이터베이스가 네트워크로 연결되고, 컴퓨터에 의해 실행되는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템으로서, 제어서버는 철골 구조물에 모델링되는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출하는 설계부재 요소산출부; 데이터베이스에서 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 산출하는 표준 형강 요소산출부; 상기 설계부재와 상기 표준 형강의 인덱스값을 산출하는 인덱스 산출부; 및 상기 설계부재의 인덱스값과 상기 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 기 설정된 조건식을 만족하는 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 표준 형강 단면성능 선택부를 포함할 수 있다.The present invention is a design system for a steel structure using a control server with an operation function and a database storing modeling information and standard section information of a steel structure connected to a network, and using a standard section index executed by a computer, wherein the control server is a design member element calculation unit that calculates the unsupported length and maximum moment of each member modeled in the structure; a standard section element calculation unit that calculates the non-elastic limit unsupporting length and elastic limit lateral buckling moment of standard sections from the database; an index calculation unit for calculating index values of the design member and the standard section; and a standard section steel cross-section performance selection unit that compares the index value of the design member with the index value of the standard section, and selects a standard section having cross-sectional performance satisfying a preset conditional expression.
본 발명에 있어서, 상기 설계부재 요소산출부는 각 부재의 비지지길이는 기 설정된 값이 입력되며, 부재에 발생하는 최대모멘트는 수행한 설계로부터 나타나는 부재의 경계조건과 하중조건에 의해 산출될 수 있다.In the present invention, the design member element calculation unit receives a preset value for the unsupported length of each member, and the maximum moment generated in the member can be calculated by the boundary condition and load condition of the member appearing from the performed design. .
본 발명에 있어서, 상기 표준 형강 요소산출부는 상기 비탄성한계 비지지길이를 수학식 1로 산출할 수 있다.In the present invention, the standard section steel element calculation unit may calculate the inelastic limit unsupported length by Equation (1).
본 발명에 있어서, 상기 표준 형강 요소산출부는 상기 탄성한계 횡좌굴모멘트를 수학식 2로 산출할 수 있다.In the present invention, the standard section steel element calculation unit may calculate the elastic limit lateral buckling moment by Equation (2).
본 발명에 있어서, 상기 인덱스 산출부는 설계부재의 인덱스값을 수학식 5로 산출하고, 표준형강의 인덱스값을 수학식 6으로 산출할 수 있다.In the present invention, the index calculation unit may calculate the index value of the design member by Equation 5, and calculate the index value of the standard section steel by
본 발명에 있어서, 상기 표준 형강 단면성능 선택부에서 상기 기 설정된 조건식은 다음의 수학식 7인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the pre-set conditional expression in the standard section steel section performance selection unit is the following Equation (7).
청구항 6에 있어서, 상기 조건식에 따라 선정된 표준형강 중 단위중량이 가장 작은 단면성능을 가진 표준 형강을 선택할 수 있다.The method according to
본 발명은 연산기능을 가진 제어서버 및 철골 구조물의 모델링 정보 및 표준 형강 정보를 포함하는 데이터베이스가 네트워크로 연결되고, 컴퓨터에 의해 실행되는 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법으로서, 제어서버는 설계부재 요소산출부가 철골 구조물에 모델링되는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출하는 S100 단계; 표준 형강 요소산출부가 데이터베이스에서 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 산출하는 S200 단계; 인덱스 산출부가 상기 설계부재와 상기 표준 형강의 인덱스값을 산출하는 S300 단계; 및 표준 형강 단면성능 선택부가 상기 설계부재의 인덱스값과 상기 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 기 설정된 조건식을 만족하는 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 S400 단계를 수행할 수 있다.The present invention is a method for designing a steel structure using an index executed by a computer, in which a database including a control server having an arithmetic function and modeling information and standard section information of a steel structure is connected to a network, and the control server is a design member element S100 step in which the calculation unit calculates the unsupported length and maximum moment of each member modeled in the steel structure; S200 step of calculating the inelastic limit unsupported length and elastic limit lateral buckling moment of the standard section by the standard section element calculation unit in the database; S300 step of calculating an index value of the design member and the standard section by the index calculation unit; and the standard section steel cross-sectional performance selector compares the index value of the design member with the index value of the standard section, and selects a standard section steel having cross-sectional performance satisfying a preset conditional expression.
본 발명에 있어서, S100 단계의 설계부재 요소산출부에서 각 부재의 비지지길이는 기 설정된 값이 입력되며, 부재에 발생하는 최대모멘트는 수행한 설계로부터 나타나는 부재의 경계조건과 하중조건에 의해 산출될 수 있다.In the present invention, a preset value is input to the unsupported length of each member in the design member element calculation unit in step S100, and the maximum moment generated in the member is calculated by the boundary condition and load condition of the member appearing from the performed design. can be
본 발명에 있어서, S200 단계의 표준 형강 요소산출부는 상기 비탄성한계 비지지길이를 수학식 1로 산출할 수 있다.In the present invention, the standard section steel element calculation unit of step S200 may calculate the inelastic limit unsupported length by Equation 1.
본 발명에 있어서, S200 단계의 표준 형강 요소산출부는 상기 탄성한계 횡좌굴모멘트를 수학식 2로 산출할 수 있다.In the present invention, the standard section steel element calculation unit in step S200 may calculate the elastic limit lateral buckling moment by Equation (2).
본 발명에 있어서, S300 단계의 인덱스 산출부는 설계부재의 인덱스값을 수학식 5로 산출하고, 표준형강의 인덱스값을 수학식 6으로 산출할 수 있다.In the present invention, the index calculating unit in step S300 may calculate the index value of the design member by Equation 5, and calculate the index value of the standard section by
본 발명에 있어서, S400 단계의 표준 형강 단면성능 선택부에서 상기 기 설정된 조건식은 다음의 수학식 7인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the conditional expression set above in the standard section steel section performance selection unit in step S400 is the following Equation 7.
본 발명은 상기 조건식에 따라 선정된 표준형강 중 단위중량이 가장 작은 단면성능을 가진 표준 형강을 선택할 수 있다.In the present invention, it is possible to select a standard section steel having the smallest unit weight and cross-sectional performance among standard sections selected according to the above conditional formula.
본 발명은 하드웨어와 결합되어, 청구항 8 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법을 컴퓨터에 의해 실행시키기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.The present invention is combined with hardware, to be implemented as a computer program stored in a computer-readable recording medium to execute the design method of a steel structure using the index of any one of
본 발명에 따른 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템 및 설계방법은 다음과 같은 효과를 가진다.The design system and design method of a steel structure using the index of a standard section according to the present invention has the following effects.
첫째, 부재의 단면을 가정하지 않음으로써, 단면 선택의 시행착오 반복을 방지하는 효과가 있다.First, by not assuming the cross-section of the member, there is an effect of preventing repetition of trial and error in cross-section selection.
둘째, 철골 구조물에 모델링되는 설계부재의 인덱스값과 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 최적의 단면성능을 가진 표준형강을 선택하는 효과가 있다.Second, by comparing the index value of the design member modeled on the steel structure and the index value of the standard section, there is an effect of selecting the standard section with the optimal cross-sectional performance.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법의 순서도이다.
도 3은 표준 H형강 단면성능의 비지지길이와 공칭휨강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 단면성능에서 도출한 비지지길이와 인덱스의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 설계모델의 비지지길이와 최대모멘트값을 설명하는 도면이다.
도 6은 표준 H형강의 인덱스값의 요소를 설명하는 도면이다.1 is a block diagram of a design system for a steel structure using an index of a standard section according to the present invention.
2 is a flowchart of a method for designing a steel structure using an index of a standard section according to the present invention.
3 is a graph showing the relationship between the unsupported length and the nominal bending strength of the standard H-beam section performance.
4 is a graph showing the relationship between the unsupported length and the index derived from the cross-sectional performance.
5 is a view for explaining the unsupported length and maximum moment value of the design model.
6 is a view for explaining the elements of the index value of the standard H-beam.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. As can be easily understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the concept and scope of the present invention. Wherever possible, identical or similar parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component and/or It does not exclude the presence or addition of groups.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical terms and scientific terms used in this specification have the same meaning as those commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related art literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
본 발명은 철골구조 시스템에서 부재의 비지지길이와 발생하는 최대모멘트를 이용하여 철골구조 시스템의 수평 부재를 설계하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for designing a horizontal member of a steel structure system using the maximum moment and the unsupported length of the member in the steel structure system.
기존의 철골구조 설계 과정은 설계부재의 단면성능을 가정하고 가정한 단면성능이 설계조건을 만족하는지 검토하면서 시행착오 문제가 발생된다. 본 발명은 종래기술의 시행착오 문제를 개선하여, 철골구조 시스템의 설계 조건을 만족하는 단면성능을 제공하고자 한다. The existing steel structure design process assumes the cross-sectional performance of the design member, and trial and error occurs while examining whether the assumed cross-sectional performance meets the design conditions. The present invention is to improve the trial and error problem of the prior art, to provide a cross-sectional performance that satisfies the design conditions of the steel structure system.
본 발명은 철골 구조물을 구성하는 표준 형강(Standard Section Shape Steel)의 단면성능을 선택하는 것이다. 다만, 본 명세서에서는 표준 형강 중 표준 H형강을 예를 들어 설명하고자 한다.The present invention is to select the cross-sectional performance of the standard section shape steel constituting the steel structure. However, in this specification, standard H-beams among standard steels will be described as an example.
본 발명은 철골구조 시스템을 구성하는 수평 부재의 구조설계 수행 시 표준 H형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 곱한 인덱스를 이용하여 단면성능을 선택하는 방법으로, 기존의 철골 구조설계에서 발생하는 단면성능 선택의 시행착오 과정 없이 인덱스를 통하여 철골 구조물의 설계 조건에 적합하고 경제적인 표준 H형강 단면성능을 선택하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method of selecting cross-sectional performance using an index multiplied by the inelastic limit unsupported length of standard H-beams and the elastic limit lateral buckling moment when performing structural design of horizontal members constituting a steel structure system. It relates to a method of selecting an economical standard H-beam section performance suitable for the design conditions of a steel structure through an index without the trial and error process of selecting the section performance that occurs in
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 설명하고자 한다. 참고로, 도면은 본 발명의 특징을 설명하기 위하여, 일부 과장되게 표현될 수도 있다. 이 경우, 본 명세서의 전 취지에 비추어 해석되는 것이 바람직하다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. For reference, the drawings may be partially exaggerated in order to explain the features of the present invention. In this case, it is preferable to be interpreted in light of the whole meaning of this specification.
도 1은 본 발명에 따른 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a design system for a steel structure using an index of a standard section according to the present invention.
본 발명은 연산기능을 가진 제어서버(10) 및 철골 구조물의 모델링 정보와 표준 형강 정보가 저장된 데이터베이스(20)가 네트워크로 연결되고, 컴퓨터에 의해 실행되는 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a design system for a steel structure using an index executed by a computer, in which a
본 발명에 따른 제어서버(10)는 철골 구조물에 모델링되는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출하는 설계부재 요소산출부(100); 데이터베이스에서 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 산출하는 표준 형강 요소산출부(200); 상기 설계부재와 상기 표준 형강의 인덱스값을 산출하는 인덱스 산출부(300); 및 상기 설계부재의 인덱스값과 상기 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 기 설정된 조건식을 만족하는 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 표준 형강 단면성능 선택부(400)를 포함한다.The
이하에서는 본 발명에 따른 설계부재 요소산출부(100)를 설명하고자 한다.Hereinafter, the design member element calculating unit 100 according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 설계부재 요소산출부(100)는 철골 구조물에 모델링되는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출할 수 있다.The design member element calculation unit 100 according to the present invention may calculate the unsupported length and maximum moment of each member modeled in the steel structure.
구체적으로 설계부재 요소산출부(100)는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출할 수 있다.Specifically, the design member element calculation unit 100 may calculate the unsupported length and maximum moment of each member.
설계부재의 비지지길이는 기 설정된 값이 입력될 수 있다. 설계부재에 발생하는 최대모멘트는 수행한 설계로부터 나타나는 부재의 경계조건(단순지지, 양단고정 등)과 하중조건(집중하중, 등분포하중 등)에 의해 산출될 수 있다. 최대모멘트는 상기 경계조건과 하중조건에 따라 다양한 수학식이 적용될 수 있다. A preset value may be input for the unsupported length of the design member. The maximum moment occurring in a design member can be calculated by the member boundary conditions (simple support, fixed ends, etc.) and load conditions (concentrated load, uniformly distributed load, etc.) appearing from the design. Various equations may be applied to the maximum moment according to the boundary conditions and load conditions.
이하에서는, 본 발명에 따른 표준 형강 요소산출부(200)를 설명하고자 한다.Hereinafter, a standard section steel
표준 형강 요수산출부(200)는 데이터베이스에서 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 산출할 수 있다.The standard section yaw
본 발명에 따른 표준 형강 요소산출부(200)는 비탄성한계 비지지길이를 다음 수학식 1로 산출할 수 있다.The standard section
여기서, L r 은 표준 H형강 단면성능의 비탄성한계 비지지길이이다. Iy는 부재단면의 약축에 대한 단면2차모멘트(mm4)이다. ho는 H 형강 상하부 플랜지간 중심거리(mm)이다. Sx는 부재단면의 강축에 대한 단면계수(mm3)이다. E는 강재의 탄성계수(N/mm2)이다. Fy는 강재의 항복강도(N/mm2)이다.Here, L r is the inelastic limit unsupported length of the standard H-beam cross-sectional performance. Iy is the second moment of section about the weak axis of the member section (mm 4 ). ho is the center distance (mm) between the upper and lower flanges of H-beam. Sx is the section modulus (mm 3 ) of the member cross-section with respect to the strong axis. E is the elastic modulus of the steel (N/mm 2 ). Fy is the yield strength of the steel (N/mm 2 ).
본 발명에 따른 표준 형강 요소산출부(200)는 상기 탄성한계 횡좌굴모멘트를 다음 수학식 2로 산출할 수 있다.The standard section
여기서, Mr은 표준 H형강 단면성능의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다. Fy는 강재의 항복강도(N/mm2)이다. Sx는 부재단면의 강축에 대한 단면계수(mm3)이다.Here, Mr is the elastic limit lateral buckling moment of the standard H-beam cross-sectional performance. Fy is the yield strength of the steel (N/mm 2 ). Sx is the section modulus (mm 3 ) of the member cross-section with respect to the strong axis.
부재의 저항능력이 소요강도보다 크면 구조물은 안전하지만, 작은 경우에는 구조물은 파괴에 도달한다. 휨강도에 대한 강도한계상태설계는 다음의 수학식 3으로 규정하고 있으며, 부재의 설계는 이를 만족하여야 한다.If the resistance capacity of the member is greater than the required strength, the structure is safe, but if it is small, the structure reaches failure. The strength limit state design for flexural strength is specified by the following Equation 3, and the design of the member must satisfy this.
여기서, Mu는 외부하중에 의한 부재의 소요휨강도이다. Mn은 외부하중에 대한 부재의 휨저항능력인 공칭휨강도이다. φ는 저항계수이다. 이는 건축구조기준에 정해진 값을 사용할 수 있다. Here, Mu is the required bending strength of the member due to external load. Mn is the nominal flexural strength, which is the flexural resistance capability of a member against external loads. φ is the resistance coefficient. It can use the value determined in the building structure standard.
철골 구조물의 구조설계의 경우, 건축구조기준에서는 한계상태설계법 만을 규정하고 있으며, 수학식 3과 같이 휨재의 설계휨강도가 하중조합에 의해 발생하는 소요휨강도 보다 항상 크도록 설계하여 강도한계상태에 대한 안전성이 검토될 수 있다.In the case of structural design of steel structures, only the limit state design method is stipulated in the building structural standards, and as shown in Equation 3, the design flexural strength of the flexural member is always greater than the required flexural strength generated by the load combination to ensure safety against the strength limit state. This can be reviewed.
도 3은 표준 H형강 단면성능의 비지지길이와 공칭휨강도의 관계를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 국내에 시판되고 있는 표준 H형강의 단면성능의 비지지길이에 대한 공칭휨강도를 단면의 치수를 나타낸 도면이다.3 is a graph showing the relationship between the unsupported length and the nominal bending strength of the standard H-beam section performance. Specifically, it is a diagram showing the nominal flexural strength with respect to the unsupported length of the cross-sectional performance of standard H-beams marketed in Korea and the dimensions of the cross-section.
수평부재의 비지지길이가 증가하면 부재가 갖고 있는 항복강도에도 불구하고 횡비틀림 좌굴이 발생하여 그 휨내력이 감소한다. When the unsupported length of a horizontal member increases, lateral torsional buckling occurs despite the yield strength of the member, and its flexural strength decreases.
여기서 비지지길이는 한 부재의 횡지지가새 사이의 간격으로써 가새부재의 도심 간의 거리로 측정한다. 그러므로, 수평부재와 같은 공칭휨강도는 단면의 정보를 나타내는 단면계수와 비지지길이를 고려해야한다.Here, the unsupported length is the distance between the lateral support braces of one member and is measured as the distance between the centers of the brace members. Therefore, the nominal flexural strength of a horizontal member should be considered in terms of the section modulus and unsupported length, which represent the information of the section.
철골구조 시스템에서의 구조물량은 철골 부재의 길이와 단면의 크기에 의해 결정된다. 그러므로 경제적인 부재 단면의 선택은 최대모멘트의 크기에 따라 성능을 만족하면서 작은 단위중량을 가진 단면이 되어야 한다. The amount of structure in the steel structure system is determined by the length of the steel member and the size of the cross section. Therefore, the economical selection of the cross-section of the member should be a cross-section with a small unit weight while satisfying the performance according to the magnitude of the maximum moment.
따라서, 부재 단면성능 선택의 경제성을 고려하여, 다음 수학식 4와 같이, 인덱스(Index)를 비지지길이(L)와 모멘트(ㅡ)의 곱으로 정의할 수 있다. Therefore, in consideration of the economic feasibility of selecting the member cross-sectional performance, the index can be defined as the product of the unsupported length L and the moment, as shown in
이하에서는 본 발명에 따른 인덱스 산출부(300)를 설명하고자 한다.Hereinafter, the
본 발명에 따른 인덱스 산출부(300)는 설계부재와 표준 형강의 인덱스값을 산출할 수 있다.The
구체적으로, 인덱스 산출부(300)는 설계부재의 인덱스값을 다음 수학식 5로 산출하고, 표준형강의 인덱스값을 다음 수학식 6으로 산출할 수 있다.Specifically, the
여기서, Lb는 설계부재의 부재의 비지지길이이다. Mn은 설계부재의 공칭휨강도이다. Lr는 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이이다. Mr은 표준 형강의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다.Here, Lb is the unsupported length of the member of the design member. Mn is the nominal bending strength of the design member. Lr is the inelastic limit unsupported length of standard section steel. Mr is the elastic limit lateral buckling moment of standard section steel.
이하에서는, 본 발명에 따른 표준 형강 단면성능 선택부(400)를 설명하고자 한다.Hereinafter, the standard section steel section performance selection unit 400 according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 표준 형강 단면성능 선택부(400)는 설계부재의 인덱스값과 상기 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 기 설정된 조건식을 만족하는 단면성능을 가진 표준 형강을 선택할 수 있다.The standard section steel section performance selection unit 400 according to the present invention compares the index value of the design member with the index value of the standard section, and selects a standard section having a section performance satisfying a preset conditional expression.
구체적으로, 표준 형강 단면성능 선택부(400)는 다음의 수학식 7에 따른 조건식으로 표준형강을 선택할 수 있다.Specifically, the standard section steel section performance selection unit 400 may select the standard section steel with a conditional expression according to Equation 7 below.
여기서, Lb는 설계부재의 부재의 비지지길이이다. Mu는 설계부재의 소요휨강도이다. Mn은 설계부재의 공칭휨강도이다. φ는 건축구조기준에서 규정하고 있는 불확실성을 고려한 저항계수이다. Lr는 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이이다. Mr은 표준 형강의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다.Here, Lb is the unsupported length of the member of the design member. Mu is the required bending strength of the design member. Mn is the nominal bending strength of the design member. φ is the resistance coefficient considering the uncertainty stipulated in the building structure standard. Lr is the inelastic limit unsupported length of standard section steel. Mr is the elastic limit lateral buckling moment of standard section steel.
도 4는 단면성능에서 도출한 비지지길이와 인덱스의 관계를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the relationship between the unsupported length and the index derived from the cross-sectional performance.
설계하는 수평부재의 비지지길이와 발생하는 최대모멘트는 표준 H형강 단면성능에서 도출할 수 있는 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트보다 작아야 한다. The unsupported length and maximum moment of the horizontal member to be designed should be smaller than the inelastic limit unsupported length and elastic limit lateral buckling moment that can be derived from the standard H-beam cross-sectional performance.
또한, 표준 H형강의 단면성능에서 도출한 인덱스는 비탄성한계 비지지길이에서 최대값을 가지므로 인덱스를 이용한 설계 조건식은 수학식 7로 정의할 수 있다.In addition, since the index derived from the cross-sectional performance of the standard H-beam has a maximum value at the inelastic limit unsupported length, the design condition using the index can be defined by Equation 7.
도 5는 설계모델의 비지지길이와 최대모멘트값을 설명하는 도면이다. 도 6은 표준 H형강의 인덱스값의 요소를 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining the unsupported length and maximum moment value of the design model. 6 is a view for explaining the elements of the index value of the standard H-beam.
설계한 철골 구조시스템에서 단면성능을 선택하고자 하는 부재의 비지지길이와 하중조건과 경계조건에 따라 발생하는 최대모멘트를 계산하여 인덱스를 도출한다. In the designed steel structure system, the index is derived by calculating the maximum moment that occurs according to the unsupported length of the member for which the cross-sectional performance is to be selected, the load condition, and the boundary condition.
표준 H형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 상기의 수학식 1과 수학식2를 통해 산출할 수 있으며, 산출한 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 곱하여 인덱스를 도출한다. The inelastic limit unsupported length and elastic limit lateral buckling moment of standard H-beams can be calculated through
표준 형강 단면성능 선택부(400)는 상기 조건식에 따라 선정된 표준형강 중 단위중량이 가장 작은 단면성능을 가진 표준 형강을 선택할 수 있다.The standard section steel section performance selection unit 400 may select a standard section steel having the smallest unit weight section performance among standard sections selected according to the above conditional expression.
설계한 철골 구조시스템에서 도출한 인덱스와 표준 H형강의 인덱스를 비교하여 수학식 7을 만족하는 표준 H형강 단면성능의 후보군을 도출할 수 있다.By comparing the index derived from the designed steel structure system and the index of the standard H-beam, a group of candidates for the standard H-beam sectional performance satisfying Equation 7 can be derived.
나아가, 도출된 후보군 중 단위중량이 가장 작은 단면성능을 선택하여 설계조건을 만족시키면서 구조물량을 감소시킬 수 있는 단면성능을 선택할 수 있다.Furthermore, it is possible to select the cross-sectional performance with the smallest unit weight from among the derived candidate groups to select the cross-sectional performance that can reduce the structural weight while satisfying the design conditions.
예를 들어, 구조물의 한 설계부재의 비지지길이가 4.2 m 이고 하중조건과 경계조건에 의하여 부재에 발생하는 최대모멘트가 600 kN·m 라고 한다면, 부재의 인덱스는 비지지길이와 최대모멘트의 곱인 2,520 이 된다(수학식 5 참조). For example, if the unsupported length of one design member of a structure is 4.2 m and the maximum moment generated in the member by the load and boundary conditions is 600 kN m, the index of the member is the product of the unsupported length and the maximum moment. It becomes 2,520 (refer to Equation 5).
위와 같이 도출한 설계부재의 인덱스를 다음의 표 1에 나타낸 표준 H형강 인덱스와 비교한다. 참고로, 도 6은 표준 H형강의 인덱스값의 요소를 설명하는 도면이다.Compare the index of the design member derived as above with the standard H-beam index shown in Table 1 below. For reference, FIG. 6 is a view for explaining the elements of the index value of the standard H-beam.
인덱스 조건식(수학식 7)을 만족하는 단면성능의 후보군은, 표 1에서 후보 5,6,7 즉 인덱스 2563.83 부터 3113.1 까지 3개의 단면성능으로 도출될 수 있다. The candidate group of cross-sectional performance that satisfies the index conditional expression (Equation 7) can be derived as three cross-sectional performances of
이 중에서 단위중량이 가장 작은 단면성능인 후보 5의 '600x200x11x17' 을 구조설계에 적용하여 설계조건을 만족시키고, 구조물량을 감소시키는 설계안을 제시할 수 있다.Among them, '600x200x11x17' of Candidate 5, which is the cross-sectional performance with the smallest unit weight, can be applied to the structural design to satisfy the design conditions and to suggest a design that reduces the amount of structure.
한편, 본 발명은 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법으로 구현될 수 있다.On the other hand, the present invention can be implemented as a design method of a steel structure using the index of a standard section steel.
본 설계방법은 전술한 설계시스템과 기술구성은 실질적으로 공통되므로, 중복되는 설명은 생략하고, 요지를 설명하고자 한다.In this design method, since the above-described design system and technical configuration are substantially common, overlapping descriptions will be omitted and the gist of the present invention will be described.
본 발명은 연산기능을 가진 제어서버(10) 및 철골 구조물의 모델링 정보 및 표준 형강 정보를 포함하는 데이터베이스(20)가 네트워크로 연결되고, 컴퓨터에 의해 실행되는 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법으로서, 제어서버(10)는 설계부재 요소산출부(100)가 철골 구조물에 모델링되는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출하는 S100 단계; 표준 형강 요소산출부(200)가 데이터베이스에서 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 산출하는 S200 단계; 인덱스 산출부(300)가 상기 설계부재와 상기 표준 형강의 인덱스값을 산출하는 S300 단계; 및 표준 형강 단면성능 선택부(400)가 상기 설계부재의 인덱스값과 상기 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 기 설정된 조건식을 만족하는 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 S400 단계를 수행할 수 있다.The present invention is a method for designing a steel structure using an index executed by a computer, in which a
S200 단계의 표준 형강 요소산출부(200)는 비탄성한계 비지지길이를 상기 수학식 1로 산출할 수 있다.The standard section
S200 단계의 표준 형강 요소산출부(200)는 상기 탄성한계 횡좌굴모멘트를 상기 수학식 2로 산출할 수 있다.The standard section
S300 단계의 인덱스 산출부(300)는 설계부재의 인덱스값을 상기 수학식 5로 산출하고, 표준형강의 인덱스값을 상기 수학식 6으로 산출할 수 있다.The
S400 단계의 표준 형강 단면성능 선택부(400)에서 기 설정된 조건식은 상기의 수학식 7인 것이 바람직하다.The conditional expression preset in the standard section steel cross-section performance selection unit 400 in step S400 is preferably Equation 7 above.
본 발명에 있어서, 조건식에 따라 선정된 표준형강 중 단위중량이 가장 작은 단면성능을 가진 표준 형강을 선택할 수 있다.In the present invention, it is possible to select a standard section steel having the smallest sectional performance of the unit weight among the standard section steel selected according to the conditional formula.
한편, 본 발명은 컴퓨터프로그램으로 구현될 수도 있다. 구체적으로, 본 발명은 하드웨어와 결합되어, 본 발명에 따른 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법을 컴퓨터에 의해 실행시키기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.Meanwhile, the present invention may be implemented as a computer program. Specifically, the present invention may be implemented as a computer program stored in a computer-readable recording medium in order to execute the design method of the steel structure using the index of the standard section according to the present invention by a computer in combination with hardware.
본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The methods according to the embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program readable by various computer means and recorded in a computer readable recording medium. Here, the recording medium may include a program command, a data file, a data structure, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. For example, the recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CDROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks. optical media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include high-level languages that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine language such as generated by a compiler. Such hardware devices may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in this specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Therefore, since the embodiments disclosed in the present specification are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present invention, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical spirit included in the specification and drawings of the present invention should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10 : 제어서버
20 : 데이터베이스
100 : 설계부재 요소산출부
200 : 표준 형강 요소산출부
300 : 인덱스 산출부
400 : 표준 형강 단면성능 선택부10: control server
20: database
100: design member element calculation unit
200: standard section steel element calculation unit
300: index calculator
400: standard section steel section performance selection part
Claims (15)
철골 구조물에 모델링되는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출하는 설계부재 요소산출부;
데이터베이스에서 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 산출하는 표준 형강 요소산출부;
상기 설계부재와 상기 표준 형강의 인덱스값을 산출하는 인덱스 산출부; 및
상기 설계부재의 인덱스값과 상기 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 기 설정된 조건식을 만족하는 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 표준 형강 단면성능 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템.A control server with a calculation function and a database storing modeling information of steel structures and standard section information are connected to a network, and a design system of a steel structure using a standard section index executed by a computer.
a design member element calculation unit that calculates the unsupported length and maximum moment of each member modeled in the steel structure;
a standard section element calculation unit that calculates the non-elastic limit unsupporting length and elastic limit lateral buckling moment of the standard section from the database;
an index calculation unit for calculating index values of the design member and the standard section; and
Using the index of standard section steel, characterized in that it includes a standard section performance selection unit that compares the index value of the design member with the index value of the standard section, and selects a standard section having a section performance that satisfies a preset conditional expression. Design system of steel structure.
상기 설계부재 요소산출부는 각 부재의 비지지길이는 기 설정된 값이 입력되며, 부재에 발생하는 최대모멘트는 수행한 설계로부터 나타나는 부재의 경계조건과 하중조건에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템.The method according to claim 1,
In the design member element calculation unit, a preset value is input for the unsupported length of each member, and the maximum moment generated in the member is calculated by the boundary condition and load condition of the member appearing from the design performed. Design system of steel structure using index.
상기 표준 형강 요소산출부는
상기 비탄성한계 비지지길이를 다음 수학식 1로 산출하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템.
[수학식 1]
(여기서, L r 은 표준 H형강 단면성능의 비탄성한계 비지지길이이다. Iy는 부재단면의 약축에 대한 단면2차모멘트(mm4)이다. ho는 H 형강 상하부 플랜지간 중심거리(mm)이다. Sx는 부재단면의 강축에 대한 단면계수(mm3)이다. E는 강재의 탄성계수(N/mm2)이다. Fy는 강재의 항복강도(N/mm2)이다.)The method according to claim 1,
The standard section steel element calculation unit
A design system for a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the inelastic limit unsupported length is calculated by the following Equation 1.
[Equation 1]
(Where L r is the inelastic limit unsupported length of the standard H-section steel section performance. Iy is the cross-sectional second moment about the weak axis of the member section (mm 4 ). ho is the center distance (mm) between the upper and lower flanges of the H-section steel. .Sx is the section modulus of the member cross-section with respect to the steel axis (mm 3 ) E is the elastic modulus of the steel (N/mm 2 ) Fy is the yield strength of the steel (N/mm 2 ))
상기 표준 형강 요소산출부는
상기 탄성한계 횡좌굴모멘트를 다음 수학식 2로 산출하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템.
[수학식 2]
(여기서, Mr은 표준 H형강 단면성능의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다. Fy는 강재의 항복강도(N/mm2)이다. Sx는 부재단면의 강축에 대한 단면계수(mm3)이다.)The method according to claim 1,
The standard section steel element calculation unit
A design system for a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the elastic limit lateral buckling moment is calculated by the following Equation (2).
[Equation 2]
(Here, Mr is the elastic limit lateral buckling moment of the standard H-beam section performance. Fy is the yield strength of the steel (N/mm 2 ). Sx is the section modulus of the member cross-section with respect to the steel axis (mm 3 ).)
상기 인덱스 산출부는
설계부재의 인덱스값을 다음 수학식 5로 산출하고,
표준형강의 인덱스값을 다음 수학식 6으로 산출하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템.
[수학식 5]
[수학식 6]
(여기서, Lb는 설계부재의 부재의 비지지길이이다. Mn은 설계부재의 공칭휨강도이다. Lr는 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이이다. Mr은 표준 형강의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다.)The method according to claim 1,
The index calculator
Calculate the index value of the design member by Equation 5 below,
A design system for a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the index value of the standard section is calculated by the following Equation (6).
[Equation 5]
[Equation 6]
(Where Lb is the unsupported length of the design member. Mn is the nominal flexural strength of the design member. Lr is the inelastic limit unsupported length of the standard section. Mr is the elastic limit lateral buckling moment of the standard section.)
상기 표준 형강 단면성능 선택부에서 상기 기 설정된 조건식은 다음의 수학식 7인 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템.
[수학식 7]
(여기서, Lb는 설계부재의 부재의 비지지길이이다. Mu는 설계부재의 소요휨강도이다. Mn은 설계부재의 공칭휨강도이다. φ는 건축구조기준에서 규정하고 있는 불확실성을 고려한 저항계수이다. Lr는 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이이다. Mr은 표준 형강의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다.)The method according to claim 1,
The design system of a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the conditional expression set in the standard section performance selection unit is the following Equation 7.
[Equation 7]
(Where Lb is the unsupported length of the design member. Mu is the required bending strength of the design member. Mn is the nominal bending strength of the design member. φ is the resistance coefficient considering the uncertainty specified in the building structural standards. Lr is the non-elastic limit unsupported length of the standard section Mr is the elastic limit lateral buckling moment of the standard section)
상기 조건식에 따라 선정된 표준형강 중 단위중량이 가장 작은 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계시스템.7. The method of claim 6,
A design system for a steel structure using an index of standard section steel, characterized in that a standard section with the smallest unit weight is selected from among the standard sections selected according to the above conditional expression.
설계부재 요소산출부가 철골 구조물에 모델링되는 각 부재의 비지지길이와 최대모멘트를 산출하는 S100 단계;
표준 형강 요소산출부가 데이터베이스에서 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이와 탄성한계 횡좌굴모멘트를 산출하는 S200 단계;
인덱스 산출부가 상기 설계부재와 상기 표준 형강의 인덱스값을 산출하는 S300 단계; 및
표준 형강 단면성능 선택부가 상기 설계부재의 인덱스값과 상기 표준 형강의 인덱스값을 비교하여, 기 설정된 조건식을 만족하는 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 S400 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법.A control server with an arithmetic function and a database including modeling information and standard section information of a steel structure are connected to a network, and a method of designing a steel structure using an index executed by a computer, the control server comprising:
S100 step of calculating the unsupported length and maximum moment of each member modeled by the design member element calculation unit in the steel structure;
S200 step of calculating the inelastic limit unsupported length and elastic limit lateral buckling moment of the standard section by the standard section element calculation unit in the database;
S300 step in which the index calculation unit calculates the index value of the design member and the standard section; and
The standard section performance selection unit compares the index value of the design member with the index value of the standard section, and performs step S400 of selecting a standard section having a section performance satisfying a preset conditional expression. Design method of steel structure using index.
S100 단계의 설계부재 요소산출부에서 각 부재의 비지지길이는 기 설정된 값이 입력되며, 부재에 발생하는 최대모멘트는 수행한 설계로부터 나타나는 부재의 경계조건과 하중조건에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법.9. The method of claim 8,
In the design member element calculation unit of step S100, a preset value is input to the unsupported length of each member, and the maximum moment generated in the member is calculated by the boundary condition and load condition of the member appearing from the design performed. Design method of steel structure using index of standard section steel.
S200 단계의 표준 형강 요소산출부는
상기 비탄성한계 비지지길이를 다음 수학식 1로 산출하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법.
[수학식 1]
(여기서, L r 은 표준 H형강 단면성능의 비탄성한계 비지지길이이다. Iy는 부재단면의 약축에 대한 단면2차모멘트(mm4)이다. ho는 H 형강 상하부 플랜지간 중심거리(mm)이다. Sx는 부재단면의 강축에 대한 단면계수(mm3)이다. E는 강재의 탄성계수(N/mm2)이다. Fy는 강재의 항복강도(N/mm2)이다.)9. The method of claim 8,
The standard section steel element calculation unit of step S200
A method of designing a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the inelastic limit unsupported length is calculated by Equation 1 below.
[Equation 1]
(Where L r is the inelastic limit unsupported length of the standard H-section steel section performance. Iy is the cross-sectional second moment about the weak axis of the member section (mm 4 ). ho is the center distance (mm) between the upper and lower flanges of the H-section steel. .Sx is the section modulus of the member cross-section with respect to the steel axis (mm 3 ) E is the elastic modulus of the steel (N/mm 2 ) Fy is the yield strength of the steel (N/mm 2 ))
S200 단계의 표준 형강 요소산출부는
상기 탄성한계 횡좌굴모멘트를 다음 수학식 2로 산출하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법.
[수학식 2]
(여기서,
Mr은 표준 H형강 단면성능의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다.
Fy는 강재의 항복강도(N/mm2)이다.
Sx는 부재단면의 강축에 대한 단면계수(mm3)이다.)9. The method of claim 8,
The standard section steel element calculation unit of step S200
A method of designing a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the elastic limit lateral buckling moment is calculated by the following Equation (2).
[Equation 2]
(here,
Mr is the elastic limit lateral buckling moment of the standard H-beam section performance.
Fy is the yield strength of the steel (N/mm 2 ).
Sx is the section modulus (mm 3 ) of the member’s cross-section with respect to the strong axis.)
S300 단계의 인덱스 산출부는
설계부재의 인덱스값을 다음 수학식 5로 산출하고,
표준형강의 인덱스값을 다음 수학식 6으로 산출하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법.
[수학식 5]
[수학식 6]
(여기서, Lb는 설계부재의 부재의 비지지길이이다. Mn은 설계부재의 공칭휨강도이다. Lr는 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이이다. Mr은 표준 형강의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다.)9. The method of claim 8,
The index calculation unit of step S300
Calculate the index value of the design member by Equation 5 below,
A method of designing a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the index value of the standard section is calculated by the following Equation (6).
[Equation 5]
[Equation 6]
(Where Lb is the unsupported length of the design member. Mn is the nominal flexural strength of the design member. Lr is the inelastic limit unsupported length of the standard section. Mr is the elastic limit lateral buckling moment of the standard section.)
S400 단계의 표준 형강 단면성능 선택부에서 상기 기 설정된 조건식은 다음의 수학식 7인 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법.
[수학식 7]
(여기서, Lb는 설계부재의 부재의 비지지길이이다. Mu는 설계부재의 소요휨강도이다. Mn은 설계부재의 공칭휨강도이다. φ는 건축구조기준에서 규정하고 있는 불확실성을 고려한 저항계수이다. Lr는 표준 형강의 비탄성한계 비지지길이이다. Mr은 표준 형강의 탄성한계 횡좌굴모멘트이다.)9. The method of claim 8,
A method of designing a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the predetermined conditional expression in the standard section steel section performance selection unit in step S400 is Equation 7 below.
[Equation 7]
(Where Lb is the unsupported length of the design member. Mu is the required bending strength of the design member. Mn is the nominal bending strength of the design member. φ is the resistance coefficient considering the uncertainty specified in the building structural standards. Lr is the non-elastic limit unsupported length of the standard section Mr is the elastic limit lateral buckling moment of the standard section)
상기 조건식에 따라 선정된 표준형강 중 단위중량이 가장 작은 단면성능을 가진 표준 형강을 선택하는 것을 특징으로 하는 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법.14. The method of claim 13,
A method of designing a steel structure using an index of a standard section, characterized in that the standard section having the smallest unit weight and cross-sectional performance is selected from among the standard sections selected according to the above conditional expression.
청구항 8 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 표준 형강의 인덱스를 이용한 철골 구조물의 설계방법을 컴퓨터에 의해 실행시키기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
combined with hardware,
A computer program stored in a computer-readable recording medium to execute the design method of a steel structure using the index of any one of claims 8 to 14 by a computer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200181991A KR102412385B1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Design System and Design Method of Steel Frame Construction using Index of Standard Section Shape Steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200181991A KR102412385B1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Design System and Design Method of Steel Frame Construction using Index of Standard Section Shape Steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102412385B1 true KR102412385B1 (en) | 2022-06-24 |
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ID=82216200
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| KR1020200181991A KR102412385B1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Design System and Design Method of Steel Frame Construction using Index of Standard Section Shape Steel |
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| KR (1) | KR102412385B1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2020
- 2020-12-23 KR KR1020200181991A patent/KR102412385B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (7)
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