중심압축력을 받는 기계구조용 스테인리스강 강관 기둥의 좌굴거동에 관한 실험적 연구

Abstract

이 연구에서 중심축력을 받는 냉간성형 듀플렉스계 스테인리스강과 오스테나이트계 스테인리스강 강관 기둥의 좌굴 거동이 조사되었다. 양단 고정지지의 8개의 기둥 실험체의 압축실험이 수행되었다. 동일한 강관직경과 두께의 원형강관기둥에 대해서 주요변수는 4개의 부재길이를 갖는 기둥의 세장비로 설정하였다. 듀플렉스계 스테인리스강 강관의 재료 항복강도와 인장강도는 오스테나이트계 스테인리스강 강관의 강도보다 각각 14%, 18% 높게 나타났다. 변수에 따라 국부좌굴, 전체좌굴 및 조합좌굴 형태가 관찰되었다. 실험 좌굴내력은 스테인리스강 현행 기준식인 미국토목학회 ASCE와 유럽기준 EC3의 좌굴강도식에 의한 예측내력과 비교하였다. 국부좌굴이 발생한 강관기둥은 현행기준식에 의해 내력이 과소평가되었지만 전체좌굴이 발생한 기둥에 대해서는 좌굴감소계수, 좌굴응력, 세장비 및 초기변형계수를 충분히 고려하지 못해 2%에서 26%범위로 기둥좌굴내력을 과대평가하였다.

Buckling behaviors of cold-formed duplex stainless steel (STS329FLD TKC) and austenitic stainless steel (STS304 TKC) hollow tubular column subjected to concentric axial compression were investigated in this study. A total number of 8 specimens with both fixed ends has been tested. Main variable is slenderness ratio (four kinds of column length : 250 mm, 500 mm, 750 mm, 1000mm) with identical nominal diameter and plate thickness. Yield stress and tensile strength of duplex stainless steel were higher by 41% and 18%, respectively than those of austenitic stainless steel. Local buckling, global buckling and its combination were observed according to column length(slenderness ratio). Buckling strength got lower with the increase of member length (slenderness ratio). Test buckling strengths were compared with those predicted by the ASCE(American Society of Civil Engineers) specification, Eurocode 3 part 1.4 (EC3) and existing literature’ suggestion. Strengths of specimens with local buckling were underestimated by current design codes and for specimens with global buckling, ASCE2002 and EC3 overestimated the buckling strengths by the range of 2% to 26% due to no enough consideration of buckling reduction factor, slenderness ratio, buckling stress and initial imperfection effect.