• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.73-81
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• 2000

본 연구에서는 용접 수평헌치로 보강된 철골 모멘트 접합부의 내진설계법을 제시하고자 한다. 최근의 실험결과에 의하면 보의 하부를 수평헌치로 용접하는 방안은 취약한 내진성능이 드러나 기존 철골 모멘트 접합부의 내진보강이나 내진성능이 뛰어난 건물의 구축에 매우 효과적임을 알 수 있다. 용점 삼각헌치로 보강된 접합부의 설계법은 최근에 미국의 연구자들에 의해 제시된 바가 있다. 그러나 이 설계법은 응력 전달 메커니즘이 상이한 수평헌티 접합부의 설계에는 적용될수 없다. 본 논문에서는 우선 수평헌치와 보의 상호작용 및 변형의 적합 조건을 고려하여 도출된 단순화된 해석적 응력전달 모형을 간략히 기술한다. 이를 기초로 수평헌치 접합부의 단계별 내진 설계절차를 제안한다. 아울러 헌티단부의 응력집중을 줄이는데 매우 효과적인 디테일도 제시하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.513-523
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• 2015

H형강 철골 모멘트 골조에서는 기둥의 강축 방향 용접 모멘트접합부를 활용하는 것이 구조적으로 가장 이상적이다. 하지만, 모멘트 골조가 직교하는 경우, 기둥의 약축 방향으로도 용접 모멘트접합부를 사용해야 한다. 국내에서는 특히 강축 및 약축 방향 모두를 용접 모멘트접합부를 자주 사용하는 관행이 있다. 대표적인 연성내진상세인 RBS(reduced beam section, 보단면감소)접합부의 경우 국내외적으로 강축접합 위주로 실험연구가 진행되어 약축 RBS 용접모멘트접합부에 대한 실험자료가 매우 희소하다. 본 연구에서는 RBS를 도입한 약축 용접 모멘트접합부의 내진성능을 실험적으로 고찰하였다. Gilton-Uang (2002)의 선행연구를 참고하여 보 플랜지는 연속판과 맞댐용접하고 웨브는 전단이음판과 C-형 필릿용접부로 설계하여 실험을 수행하였다. 보에 사용된 강재가 내진용 강재가 아닌 일반 SS400 강재임에도 불구하고 3% 이상의 소성회전각을 발휘하였다. 제한된 결과이긴 하지만, 전단이음판과 보 웨브 사이의 C-형 필릿용접부 설계에서 보 웨브에 작용하는 휨모멘트와 전단력의 편심의 영향을 구체적으로 고찰할 필요가 있는 것으로 판단된다. 본 실험결과를 토대로 전단이음판 부근의 보 웨브 파단을 방지할 수 있는 C-형 필릿용접 형상 및 설계방안을 제안하였다. 보 플랜지와 연속판의 완전용입 용접부는 맞댄이음(butt joint) 형식이 되어 국부좌굴에 취약하고 이로 인해 피로파괴가 발생하는 경향이 있으므로 용접작업에 지장이 없는 범위에서 용접접근공(스켈럽)의 크기를 최소화할 필요가 있다. RBS형상, 스틱아웃, 트림, 연속판 두께 증가 등과 같이 이미 검증된 약축 모멘트 용접접합부의 내진상세들은 따르는 것이 바람직하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권1호통권68호
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• pp.113-121
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• 2004

T-스티프너로 보강한 모멘트 접합부의 실대형 실험이 수행되었다. 극심한 반복하중하에서 접합부의 변형모멘트 저항능력을 높이기 위해서 T-스티프너의 수직 및 수평요소로 보강하였다. 본 연구에서는 모두 5개의 실험체에 대한 실험을 수행하였는데, 접합부를 구성함에 있어서 CFT기둥 (${\boxe}-500{\times}500{\times}12$)과 H형강보 ($H-506{\times}201{\times}11{\times}19$)를 사용하였다. 접합부의 변형능력을 향상시키기 위해 RBS 상세(Dog-bone)와 수평요소 홀(HEH) 상세를 조합했다. 실험결과 RBS와 HEH 상세를 가진 실험체는, VE가 취성파단한 실험체를 제외하면, 모두 우수한 내진성능을 보였다. 또한, 모든 접합부의 최대내력은, 보의 실제의 항복하중을 사용한 값으로 구한 전소성모멘트를 적어도 15%에서 많게는 36%정도로 상회하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.817-827
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• 2008

본 연구에서는 기존 SM490강재와 국내에서 최근 개발된 내진용강재(SHN490, SN490)로 이루어진 특수모멘트골조의 기둥이음부를 부분용입용접으로 설계하여 내진성능평가를 위한 실물대 실험을 실시하였다. 부분용입용접에 의한 기둥이음부는 용접비용 및 공기의 절감에서 매력적 인 방안이다. 그러나 과거에 외국에서 수행된 몇몇 실험결과에 의하면 부분용입용접에 의한 후판기둥의 이음부는 인장응력에 대해 취성파단하는 거동을 보였다. 이런 이유로 인해 최근의 내진설계기준에서는 특수모멘트골조의 부분용입용접 기둥이음부의 강도는 예상 기둥소성모멘트 이상의 강도를 요구한다. 이를 반영하여 시험체의 부분용입용접 이음부의 설계강도는 AISC-LRFD의 기준식을 적용하여 기둥의 예상 소성모멘트 이상이 되도록 설계 및 제작하고 3등분점 하중으로 단조가력하였다. 압연형강 시험체 2개 및 조립형강 시험체 2개(총 4개 시험체)의 이음부 모두에서 기둥의 실제 소성모멘트 이상의 강도를 발휘하였다. 즉 AISC-LRFD의 부분용입용접 설계강도식의 신뢰성을 확인할 수 있었다. 다만 SM490 압연형강 시험체는 기둥의 소성모멘트를 발휘한 후 이음부에서 급격한 취성파단이 발생하였다. 이는 용접결함과 플랜지의 강도미달에 따른 복합적 원인에 의한 것으로 추정된다. 특히 SM490 강재의 경우는 항복강도와 인장강도가 규정치에 미달하는 등 성능편차가 큰 것으로 나타났다. 제한적 실험결과이긴 하지만 소재물성 및 이음부 거동의 측면 모두에서 내진용 신강재가 기존강재에 비해 전체적으로 우수함을 보여준 결과라 할 수 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.65-68
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• 2008

RC 무량판 구조시스템은 여러 구조적 장점들로 인해 그 사용이 증가하는 추세이지만 횡방향 변위성능, 변형성능에 대한 약점을 지니고 있고, 고층화에 따라 기둥 크기가 증가하는 단점을 가지고 있다. 이러한 구조적 단점들은 CFT기둥의 사용을 통해 어느 정도 보완될 수 있으나 현재 CFT 기둥과 RC 무량판 접합부의 상세 및 설계법은 명확하게 제시된 바가 없다. 따라서 본 논문은 실물대 실험을 통해 일반 RC 기둥-무량판 접합부와 비교하여 CFT 기둥-RC 무량판 접합부의 횡저항 성능을 검증하고, 횡하중-변위비 성능에 따른 접합부의 모멘트 성능과 연성 능력을 파악하였다. 각기 다른 변수를 지닌 4개의 실험체를 제작하여 횡력 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. CFT 실험체는 전단머리의 영향으로 위험단면이 확장되었으며 일반 RC 기둥 실험체에 비해 초기강성은 35%, 모멘트는 25${\sim}$35% 증가하였고, 모멘트의 증가로 인한 에너지 흡수율이 증가하였다. 모든 실험체는 슬래브의 전단거동이 지배하였지만 내진밴드로 보강된 CFT 실험체는 슬래브의 휨거동 영역이 확장되었고, 연성비와 에너지 흡수율 또한 증가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.149-158
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• 2006

보 플랜지 절취형(Reduced Beam Section, RBS) 내진 철골모멘트접합부는 국내외의 여러 실험프로그램에서 뛰어난 내진성능을 보여 주었다. 그러나 추가적으로 규명해야할 설계상의 몇몇 이슈들이 아직 남아있다. 그 중의 하나가 패널존의 보에 대한 적정강도이다. 다수의 실험결과가 존재함에도 불구하고 패널존과 보 사이의 적정강도비가 아직까지 명확하게 제시된 바가 없다. 본 연구에서는 독립적으로 수행된 국내외의 광범위한 실험 데이터베이스를 기초로 패널존 강도가 접합부의 내진거동에 미치는 영향을 포괄적으로 분석하였다. 이를 기초로 보의 좌굴을 감소시키는 동시에 충분한 접합부 소성회전능력을 보장할 수 있는 균형패널존의 강도범위를 제안하였다. 아울러 반복재하 실물대 실험결과를 만족스럽게 재현할 수 있는 유한요소모델을 구축한 후 다양한 수치해석을 통하여 실험자료에서 누락된 부분이나 실험적으로는 파악하기 어려운 거동을 고찰하였다. 이 과정에서 오늘날의 강력한 유한요소해석기법을 활용하여 많은 비용이 드는 철골접합부 실물대 내진실험을 보완하거나 적어도 부분적으로 대체할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권4호
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• pp.115-122
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• 1998

고력볼트로서 슬립이 발생치 않도록 설계된 철골모멘트골조의 보 이음부의 내진거동을 반복재하 실물대 실험을 통하여 평가하였다. 예상과는 달리 모메트 접합부가 극한 소성강도에 도달하기 훨씬 이전에 보 이음부의 슬립이 발생하였다 실험을 통하여 관측된 마찰계수는 규준 공칭값의 50-60%에 불과하였다. 그러나 보 플랜지의 열영향부가 파단에 이르기 까지 슬립 이후의 지압거동을 통하여 증가되는 반복하중을 성공적으로 모멘트접합부로 전달하였다. 즉 반복하중 하에서도 보 이음부의 슬립이 곧바로 구조적 일체성의 상실로 이어지지는 않음이 관측되었다 볼토구멍을 공제한 보 플랜지 유효단면적의 전강도에 기준한 전통적 보 이음부 설계법에 의할 경우 모멘트 접합부의 소성강도 발현 이전에 보 이음부의 슬립발생 가능성이 높다 본 연구에서는 역량설계 개념에 기초하여 강진 작용시의 보 이음부의 설계와 관련한 추가 고려사항을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.499-508
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• 2002

리브로 보강된 철골 모멘트 내진접합부에 대한 실용적이고 간단한 설계법이 등가스트럿 모델을 바탕으로 최근에 제안된 바가 있다. 본 논문에서는 제안된 설계법을 검증하고 응력집중에 의한 리브 단부의 균열방지 방안을 모색하기 위한 실험결과를 기술하였다. 제안된 설계법에 의해 설계된 모든 실물대 시험체는 접합부의 소성회전각이 0.04(radian)에 이르는 뛰어난 내진성능을 발휘하였다. 접합부를 리브로 보강함과 동시에 보의 플래지 일부를 잘라내어 보의 소성힌지와 국부좌굴의 발생위치를 리브의 끝단으로부터 보 안쪽으로 약간 이동시킴으로서, 리브단부의 균열발생을 효과적으로 제어할 수 있음을 실험적으로 확인하였다. 또한 리브의 스트럿 작용과 이로 인한 보 웨브에서의 전단역전을 스테레인 게이지 계측을 통하여 실험적으로 입증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권2호통권42호
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• pp.59-69
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• 2005

용접 철골 모멘트접합부는 일반적으로 평면유지의 가정을 전제한 초등휨이론에 의해 설계되어 왔다. 그러나 1994년 노스리지 지진 이후 보-기둥 접합부의 설계에 초등휨이론을 적용하는 것은 타당치 않음이 몇몇 연구자에 의해 제기된 바가 있다. 본 연구에서는 필자의 최근 해석 및 실험연구를 주 근거로 하여 다양한 형식의 접합부의 응력전달 메커니즘을 재평가하고, 거의 모든 용접 모멘트접합부의 설계에 초등휨이론을 적용하는 것이 부적절함을 보이고자 하였다. 보의 웨브, 수평헌치의 웨브, 리브 등과 같은 수직 플레이트 접합요소는 모두 스트럿 작용에 의해 응력을 전달하는 유사성이 있음을 해석적, 실험적으로 확인하였다. 또한 최근 가장 큰 주목을 받고 있는 고연성 RBS 접합부의 전단력 응력전달 메커니즘은 PN형식 접합부의 그것과 크게 다르지 않음을 확인하였다. 아울러 접합부 설계에 유용하게 활용될 수 있는 단순화된 해석적 응력전달 모형을 소개하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.533-541
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• 2010

H형강 보는 기둥 사이에 설치되어 건물의 각 층 바닥인 슬래브를 지지하기 위해 널리 사용되고 있다. 그러나, H형강 보의 경우 접합부가 고정단이면서 등분포하중 작용시 양 단부에 발생하는 휨 모멘트는 중앙부에 발생하는 모멘트에 비해 약 2배가량 크다. 보는 최대 모멘트에 의해 설계가 이루어지기 때문에 보 춤이 커지게 되고, 이로 인하여 각 층의 가용 공간이 줄어드는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해, 최대 휨 모멘트가 발생하는 H형강 보 양 단부만을 별도로 보강하면, 보 중앙부에서 발생하는 휨 모멘트로 보를 설계할 수 있다. 따라서, 단부 보강한 철골보(Eco-girder)의 구조적 성능을 분석하기 위해, 단부 보강 강판의 용도, 철근 보강, 하중전달방법 등을 변수로 하여 4개의 실험체를 제작하여 구조성능실험을 수행하였다.