기둥은 건물전체의 안정성에 큰 비중을 차지하고 있으므로 유의해서 설계하여야 한다. 그러나 국내의 기존 상용컴퓨터프로그램들은 구조기준(KBC2016)에 적합하게 설계되지 않고, 기준이 요구하는 모든 사항을 검토하지 않으며, 횡력 저항 부재의 소요강도를 산정하기 위한 안정성설계를 적용할 수 없거나 적용하기 어렵다. 여기에 소개하는 SteelColumn은 구조기준에 적합하게 합리적으로 설계할 수 있도록 구조설계의 경험이 많은 여러 구조엔지니어와 협의하여 개발한 강재 기둥 설계프로그램이다.

구조기준은 횡력에 저항하는 휨-압축부재의 소요강도는 골조의 안정성을 확보하기 위한 2차효과(P-Δ와 P-δ)를 포함하도록 요구하고 있다. SteelColumn은 사용자가 사용한 해석법에 따라서 소요강도를 결정하고 제한 사항을 검토한다.

주요특징 프로그램검증-1 프로그램검증-2 타프로그램비교 실행예 화면

AISC Example(ver 15)와의 비교 예

AISC의 Design Examples (ver 15)에 있는 예제들과 비교하여 SteelColumn의 정확성을 검증하였다. 다만 Design Examples의 예제에서는 3자리 유효 숫자를 사용하고 ASTM의 H형강 Fillet과 사각형강관의 모서리 반경 치수가 KS와 다소 차이가 있어 공학적으로 의미 없는 정도의 매우 작은 오차가 발생하였다. AISC Examples이 3자리 유효숫자를 사용함을 고려할 때 SteelColumn의 설계 값이 더 정확하다. 이외 가능한 한 많은 조건들을 포함한 검증용 예제들을 통해 소프트웨어의 정확성을 확인하였다.

KS표준의 각형강관 모서리 반경은 R=2t이다.
구조기준에서 모서리 반경을 알 수 없는 경우 구조계산에 R=1.5t를 사용한다.

사각형 강관의 강도계산과정에 AISC Example은 R=1.5t, SteelColumn은 R=2t를 적용하였다.

예제 번호 내용 Program/AISC 차이
E.1C-1 압연 H형강(비세장) 압축 0.996 -0.004
E.1C-2 압연 H형강(비세장) 압축 1.004 +0.004
E.1D-1 압연 H형강(비세장) 압축 0.997 -0.003
E.1D-2 압연 H형강(비세장) 압축 0.995 -0.005
E.2 용접 H형강
(세장웨브)		 압축 0.996 -0.004
E.3 용접 H형강
(세장플랜지)		 압축 0.998 -0.002
E.9 사각형 강관
(비세장), ERW		 압축 0.994 -0.006
E.10-1 사각형 강관
(세장 장변), ERW		 압축 1.015 +0.015
E.10-2 사각형 강관
(세장 단장변), ERW		 압축 1.033 +0.033
E.10-3 사각형 강관, ERW 압축 1.000 +0.0
E.11 원형 강관
(비세장), ERW		 압축 0.969 -0.031
H.1B 압연 H형강(비세장) 압축/휨 조합력 0.996 -0.004
H.3 압연 H형강(비세장) 인장/휨 조합력 1.003 +0.003
H.4 압연 H형강(비세장) 압축/휨 조합력 1.006 +0.006
차이발생 이유
  • 유효숫자, 탄성계수, H형강의 필릿치수, 사각형 강관의 모서리 반경 치수 등이 다소 상이
  • 사각형 강관의 강도계산과정에 AISC Example은 R=1.5t, SteelColumn은 R=2t 적용 차이
  • 원형 강관의 강도계산과정에 AISC Example에 사용한 단면적이 실제 치수 값보다 크게 적용