An Availability Analysis on the Gap K-Joints using High Strength Circular Hollow Section Members

There are many restrictions in the application of high-strength HSSs, including yield strength and yield ratio for the 600-MPa steel. The AISC and Canadian codes recommend that the yield strength and yield ratio of HSS members be 360 MPa and 80%, respectively. It is important to understand the true buckling behaviors of HSSs using high-strength steel at the limit states. There are many experimental data regarding the rectangular HSSs, and the circular ones are not enough for high-strength steel. Therefore, this study was conducted to create a better understanding of the buckling behaviors of the 600- and 400-MPa steels based on the results of the finite-element analysis that was done before the experiment. To understand the structural behaviors of the aforementioned steels, the width-to-thickness ratios, the angle of the web members, the yield strength, and the gap of the web members were selected as the main parameters in this study, and ABAQUS, a general finite-element program, was used.As a result, the compression web member reached elastic buckling in the 600-MPa steel and inelastic buckling in the 400-MPa steel. A brittle fracture occurred in the case where the yield ratio was greater than 80%. At the same time, it was found that the limit strength determined via FEM analysis had a higher value compared to the code evaluation with the variation of the width-to-thickness ratio in the main code member. The change in the connection load in high-strength steels was not identified by the other factors.

고강도 원형강관 갭K형 접합의 사용성 해석

600MPa급 고강도 강관은 항복강도와 항복비에 대한 제한이 따른다. 현재 여러 기준에는 항복강도 360MPa 이하, 항복비 80% 이하를 사용하도록 권장하고 있다. 한계상태에서 고강도 강재의 압축세장비가 저강도 강재보다 작아져 압축지관의 좌굴발생이 야기되기 때문에 압축좌굴에 대한 거동을 이해하는 것은 필수적이다. 또한 각형강관에 대한 많은 실험데이터는 있지만 고강도 원형강관에 대한 실험은 많지 않다. 그래서 이 논문의 주된 목적은 실험에 앞서 원형강관을 유한요소 해석을 통하여 압축 좌굴과 고강도 강재의 접합부 한계상태식에 대한 검증을 통하여 600MPa와 400MPa 강재의 사용성을 알고자 하는 것이다. 이 해석은 구조물의 거동을 이해하기 위하여 폭두께비, 지관각도, 항복비, 편심을 주된 변수로 하여 범용프로그램인 아바쿠스를 사용하여 해석을 수행하였다. 그 결과 같은 하중에서 고강도 강재의 압축지관은 탄성좌굴이 발생하고 저강도 강재는 비탄성좌굴이 발생하는 것을 확인하였고 항복비가 80%이상인 경우 접합부가 취성파괴 되었다. 그리고 고강도 강재에서 주강관의 폭두께비를 변화시켰을 때 주관과 지관의 상대적인 폭두께비로 인해 해석값이 기준값보다 감소함을 알 수 있었다. 그러나 그 외 변수들로 인한 해석상 고강도 강재의 접합부 하중의 변화는 없는 것으로 확인하였다.