Abstract
This paper summarized the results of a full-scale cyclic seismic testing on four reduced beam section (RBS) steel moment connections. Specifically, these tests addressed a bolted web versus a welded web connection and strong versus medium panel zone (PZ) strength as key test variables. Specimens with medium PZ strength were designed to promote balanced energy dissipation from both PZ and RBS regions, in order to reduce the requirement for expensive doubler plates. Both strong and medium PZ specimens with welded web connection were able to provide sufficient connection rotation capacity required of special moment-resisting frames. On the other hand, specimens with bolted web connection performed poorly due to premature brittle fracture of the beam flange at the weld access hole. Unlike the case of web-welded specimens, specimens with cheaper bolted web connection could not transfer the actual plastic moment of the original (or unreduced) beam section to the column. No fracture occurred within the beam groove welds of any connection in this testing program. If fracture within the beam flange groove weld is avoided by using quality welding procedure as in this study, the fracture issue tends to move into the beam flange base metal at the weld access hole. Supporting analytical study was also conducted in order to understand the observed base metal fracture from the engineering mechanics perspective.
본 논문은 4개의 철골모멘트 접합부에 대한 반복재하 실물대(實物大) 실험결과를 요약한 것이다. 주요 실험변수는 기둥과 보의 접합방식 (볼트접합 대 용접) 및 패널존의 강도 (강한 패널존 대 중간강도 패널존)이다. 중간 패널존 강도를 갖는 시험체는 패널존과 RBS 영역 모두에서 균형잡힌 방식으로 에너지가 소산되도록 고려하여 설계된 것으로 패널존 보강비용을 줄이고자 시도한 경우이다. 보웨브가 용접으로 접합된 경우의 시험체들은 특별연성모멘트골조에 요구되는 충분한 접합부 회전성능을 보여 주었지만, 웨브를 볼트로 접합한 시험체들은 스캘럽을 가로지르는 보플랜지의 조기 취성파괴로 인해 열등한 내진성능을 노출하였다. 보웨브를 볼트로 접합하면 비용을 줄일 수 있으나 원래 보단면의 전소성모멘트를 기둥에 전달하기 어려운 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용된 것과 같이 양질의 용접시공에 의해 일단 그루브 용접부 자체의 취성파괴 문제가 해결되고 나면, 용접접근공내에 위한 보플랜지 모재의 파단이 다음의 문제로 대두됨을 알 수 있다. 용접접근공 내의 보 플랜지 파단문제를 역학적인 측면에서 이해하는데 도움이 되는 해석적 연구도 수행되었다.
