• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5A호
• /
• pp.623-629
• /
• 2008

일반적으로 각국의 강구조물 시공현장에서 사용되고 있는 고장력볼트의 인장강도는 1,000 MPa급이 주종을 이루고 있으나, 고강도강과 극후판의 개발 및 보급과 강교량 건설기술의 발전에 따른 교량 지간의 장대화로 인하여 강도가 큰 새로운 볼트 개발이 요구되어 왔다. 따라서, 본 연구에서는 새롭게 개발된 F13T급 고장력볼트를 이용하여 마찰계수에 따른 마찰연결부 피로실험을 수행하여 피로강도를 평가하였다. 결과적으로 피로실험결과 마찰연결부의 피로강도 B등급을 만족하였다. 또한, 마찰연결부의 피로파단에 대해서 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제13권6호통권58호
• /
• pp.97-105
• /
• 2009

본 연구에서는 대직경 고장력볼트 이음부의 안전성 및 경제성을 검토할 목적으로 F10T-M30 대직경 고장력볼트를 사용한 시험편을 대상으로 정적 인장시험을 실시하여 미끄러짐 특성을 평가하였다. 또한 유한요소해석을 실시하고 볼트의 강도등급 및 직경에 따른 소요볼트 개수를 산정하였다. 그 결과 M30 고장력볼트의 평균 미끄러짐 계수는 도로교설계기준의 기준인 0.4를 초과하며, M22 고장력볼트와 동등한 미끄러짐 성능을 확보하는 것으로 나타났다. 또한 고장력볼트의 강도등급 및 직경에 따른 경제성 분석을 실시한 결과, F10T-M22 고장력볼트를 기준으로 하여 F13T-M22 고장력볼트를 적용하면 소요볼트 개수가 21% 감소하며, F10T-M30 고장력볼트를 적용하면 46% 감소하는 것으로 나타나 고장력볼트의 대직 경화에 따른 경제성을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5A호
• /
• pp.691-697
• /
• 2008

강구조물의 현장연결 방식으로 널리 사용되고 있는 고장력볼트 마찰이음은 연결부의 부식 방지를 위해 도장을 실시하는 것이 일반적으로 허용되고 있다. 고장력볼트 이음부의 마찰면에 도장을 실시하는 경우에는 도장의 정도가 이음부의 미끄러짐 내력에 미치는 영향이 문제로 된다. 본 연구는 마찰면에 새로운 도장형식인 세라믹계 도장사양을 적용한 경우의 고장력볼트 마찰이음부의 미끄러짐 거동을 파악하기 위한 목적으로 실시하였다. 실험은 소정의 세라믹 도장사양을 적용한 고장력볼트 마찰이음 시험편을 대상으로 미끄러짐 시험을 실시하여 미끄러짐 하중 및 미끄러짐 계수를 측정하였으며, 이로부터 세라믹계 도장사양을 실시한 고장력볼트 연결부의 안전성 및 사용성을 검토하였다. 그 결과 미끄러짐 발생시의 하중-변위 특성은 각 도료사별로 다소의 차이가 발생하였으나, 평균 미끄러짐 계수는 도로교표준시방서의 설계기준인 마찰계수 0.4를 초과하는 결과를 나타내고 있다. 그러나 세라믹계 도장을 실시한 고장력볼트 연결부의 안전성과 사용성을 확보하기 위해서는 상세 도장조건에 대한 기준의 제정 및 시방서의 개정이 필요할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권2A호
• /
• pp.327-338
• /
• 2006

강구조물의 대표적인 현장이음방식인 고장력볼트 마찰이음은 볼트 축력의 관리가 엄격하기 때문에 많은 노동력과 시간을 필요로 하며, 미끄러짐 하중을 기준으로 설계가 이루어져 볼트의 높은 전단강도를 유효하게 이용하지 못하고, 그 결과 소요 볼트수가 많아지는 단점이 있다. 따라서 고장력볼트 마찰이음의 단점을 보완하고, 지압이음의 장점을 살린 전단링을 사용한 새로운 이음방식을 개발하여 기존의 고장력볼트 마찰이음과 비교실험을 실시하고 해석적 연구를 실시하였다. 그 결과 전단링을 이용한 새로운 이음방식은 전단링의 높은 전단강도로 저항하기 때문에 기존의 마찰이음보다 이음부의 내력이 크게 향상되는 것을 실험적으로 확인할 수 있었다. 한편 전단이음의 응력집중을 최소화하면서 최대의 연결강도를 유도하기 위해서는 전단링의 깊이 등의 설계 변수에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3A호
• /
• pp.513-521
• /
• 2006

최근에는 고장력볼트 마찰이음의 다양화에 대해서 실무적 관점에서부터 각종 실험적 연구가 실시되고 있지만, 이러한 연구 결과가 시방기준의 개정에 반영된 것은 거의 없는 실정이다. 특히 강교량에 있어서는 최근 합리화의 추진이 강하게 대두되고 있으며, 이에 따라 강교의 설계 및 시공상 가장 중요한 부분의 하나인 고장력볼트 이음부의 합리화의 필요성이 커지고 있다. 따라서 본 연구는 고장력볼트 이음부의 설계 및 시공의 합리화를 위한 방향을 제시하고, 설계기준으로의 반영을 위한 기초자료를 제시하기 위하여 고장력볼트 이음부에 관한 국내외의 설계기준을 비교, 검토하여 설계에서 가장 중요한 인자인 미끄러짐 계수, 그리고 볼트 구멍의 크기에 대한 규정을 분석하였다. 한편 과대공 및 축력감소의 영향을 평가하기 위하여 고장력볼트 연결부에 대한 미끄러짐 시험을 실시하여 미끄러짐 거동을 평가하였다. 또한 최근에 수행된 고장력볼트 마찰이음에 관한 연구결과를 토대로 접촉면의 상태에 따른 미끄러짐 계수의 차이, 과대공의 영향, 채움판의 적용, 모재 틈새간격의 영향, 방청볼트의 사용성 등을 평가하였다. 이로부터 미끄러짐 계수의 경우 국내의 시방기준에서는 접촉면의 처리상태에 따라 일률적으로 적용되고 있는데 비하여 외국의 시방기준에서는 접촉면의 처리상태에 따라 세분화하여 규정하고 있다. 따라서 국내의 시방기준에도 접촉면의 처리상태에 따라 미끄러짐 계수를 세분하여 규정하여 설계의 합리화를 추진할 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 외국의 시방기준에서 적용하는 정도의 과대공을 설계에 반영하면 시공의 효율성을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.515-524
• /
• 2008

본 연구에서는 판 두께와 볼트 크기에 따른 고장력 볼트 마찰이음부의 극한 거동을 비선형 유한 요소 해석 및 실험을 통하여 분석하였다. 볼트의 크기 및 모재의 두께가 고장력 볼트 마찰이음부에 끼치는 영향을 미끄러짐 하중, 볼트의 변형 및 파괴하중과의 관계와 함께 파악하였다. M20, M22, M24의 세가지 볼트와 모재의 두께가 12mm, 16mm, 20mm, 30mm, 40mm인 경우에 대하여 압축력을 받는 고장력 볼트 이음부의 극한 거동을 고찰하였다. 이음부의 힘-변위 관계 및 외력-변형도 관계를 실험적으로 도출하였으며 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQYS를 사용한 수치해석 결과와 비교, 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.279-288
• /
• 2008

본 논문에서는 압축력을 받는 고장력 볼트 마찰이음부의 미끄러짐 거동을 3차원 유한요소 해석 및 실험을 통하여 규명하였다. 모재의 두께가 고장력 불트이음부에 끼치는 영향을 미끄러짐 하중, 볼트의 변형 및 파괴하중과의 관계와 함께 파악하였다. 초기 미끄러짐 하중 이후의 볼트의 강성을 고려한 이음부의 거동 모델을 제시하고 유한요소해석 및 실험을 통하여 비교, 분석하였다. 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에서 지원되는 고체요소를 사용하여 해석모델을 작성하였고 모재 사이의 마찰 및 미끄러짐이 발생한 이후 볼트와 모재 사이의 마찰 등을 고려하였다. 기존의 문헌에 제시된 여러 가지 강재의 응력-변형도 관계를 적용하였으며 미끄러짐 변위와 볼트 주변의 축응력들을 비교하였다. 모재의 두께가 볼트의 직경보다 작은 경우에는 압축력에 의한 휨좌굴에 시험체에 발생하였고 모재의 두께가 볼트 직경보다 두꺼운 경우에는 볼트의 전단파괴가 이음부의 극한강도를 나타냄을 파악하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제10권1호통권34호
• /
• pp.101-113
• /
• 1998

횡방향 맞대기 용접부를 갖는 고장력볼트 시험체를 대상으로 정적 및 피로실험을 실시하여 맞대기용접부가 마찰이음부의 정적 및 피로거동에 미치는 영향을 규명하였다. 그 결과 마찰면 내부 및 외부에 맞대기 용접부가 존재하면 이음부의 피로강도는 감소하는 경향이 있으나 시방서에서 규정하는 피로한계(B등급) 이상을 만족하는 것을 알 수 있었다. 특히 피로강도는 마찰면 외부에 맞대기 용접부가 존재하는 경우가 더 낮은 경향을 나타내었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제9권3호통권32호
• /
• pp.421-430
• /
• 1997

본 연구에서는 숏브라스트한 후 무기징크 페인트로 도장한 무기징크면, 연마면, 흑피면에 대하여 정적 및 피로시험을 수행하여 기존의 연구결과와 비교평가함으로써 마찰면의 표면상태에 따른 고장력볼트 마찰이음부의 정적 및 피로거동을 규명하고자 하였다. 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 일련의 정적 및 피로시험을 실시하고 토크관리법의 타당성 평가, 미끄러짐계수의 도출, 도입축력의 감소률 규명, 피로강도의 평가, 마찰면의 압축력 분포 조사 등을 수행하였다. 본 실험결과와 기존 연구자들의 연구결과를 종합적으로 검토한 결과 볼트의 설계축력 도입을 위한 토크관리법은 타당하며, 시간경과 및 반복하중의 작용에 따른 축력감소율을 고려할 때 설계축력의 110%로 초기축력을 도입하도록 규정한 시방서 기준은 적합한 것으로 평가되었다. 시간경과에 따른 도입축력의 초기감소율은 경과시간의 상용로그에 비례하는 것으로 나타났으며, 도입직후 약 20시간이 경과하면 일정한 값으로 수렴되고 있음을 알 수 있었고 이들은 마찰면의 표면조도와는 상관관계가 없는 것으로 평가되었다. 미끄러짐계수는 연마면, 무기징크프라이머 도포면, 흑피면 순으로 크게 나타났으며 미끄러짐하중은 도입축력에 크게 좌우되나 도입축력이 크면 마찰면의 표면조도의 손상으로 인하여 미끄러짐계수가 작아져 도입축력과 미끄러짐하중 사이에는 선형적 비례관계가 성립되지 않음을 알 수 있었다. 마찰면의 압축력 분포를 조사한 결과 내측볼트 주변의 마찰면적이 외측볼트 주변보다 응력방향에 있어서 더 넓게 분포하고 있는 것을 알 수 있었으며, 이는 외측볼트로부터 마찰접합에서 지압접합으로 천이되고 있는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제12권2호통권45호
• /
• pp.143-150
• /
• 2000

마찰접합용 고장력 볼트 셋트의 관련 규격에서 허용하는 치수공차 범위 내에서 너트 구멍의 편심과 와셔 구멍 지름의 공차는 체결 시 편심에 의한 접촉면적의 결손을 초래하고 체결력의 산포를 유발하는 요인이 된다. 편평한 너트 자리면과 와셔의 접촉시 분포되는 압력의 비선형성을 고려하여 편평한 자리면 형상을 원호곡면으로 바꾸면 초기 선 접촉은 체결이 진행됨에 따라 면 접촉으로 발전한다. 원호 접촉면은 편심에 의한 접촉면적의 결손을 감소시켜 접촉상태가 양호해지므로 자리면 마찰토크(체결력) 안정화에 기여하게 된다. 유한요소법으로 너트와 와셔 접촉면의 압력을 구하고 나사면과 자리면의 마찰계수는 토크계수 A, B급이 포함되도록 조합하고 최대편심 시 토크계수를 계산하였다. 토크계수의 분포로부터 원호자리면의 적정 곡률반지름이 결정된다.