• 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.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.337-348
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS (reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 본 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험체는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 본 연구의 제한된 실험자료 및 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.271-280
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• 2010

본 연구에서는 국내 건축 구조용 강재인 SN490 강재를 사용하여 실물 크기의 H형강 보와 기둥으로 구성된 모멘트저항골조의 외부 T자형 용접모멘트접합부를 대상으로 실험을 계획하였다. 실험변수를 용접접근공형상, 접합부 이음 방식, RBS(Reduced Beam section)로 하여 9개의 시험체를 제작하였고, 반복재하 실물대 실험을 수행하였다. 실험에 따른 각 시험체의 파괴형태 및 모멘트-층간변위 관계, 변형률 분포를 나타내었으며, 재료인장 실험을 통하여 실험에 사용된 시험체의 전소성모멘트를 구한 다음 특수모멘트 접합부에 해당하는 시험체를 분류하였다. 각 시험체의 모멘트-층간변위 곡선을 골격곡선과 바우싱거곡선으로 분리하여 내력상승률, 소성배율, 에너지 소산량 등을 나타내었으며 이를 가지고 각 시험체의 소성변형능력을 평가하였다. 실험결과 용접접근공이 제거된 시험체가 기존 용접접근공형상을 가지는 시험체에 비하여 우수한 내진성능을 나타내었고, 보 웨브를 용접과 볼트를 병행하고 전단탭을 전체에 걸쳐 보강 용접한 시험체가 가장 우수한 내진성능을 나타내었다.

• 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.

• 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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• 제29권1호
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• pp.25-36
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• 2017

1994년 노스리지 지진 당시 발생한 용접모멘트 접합부의 취성파괴는 주로 보 하부 플랜지에서 발생하였다. 특히 국내 기존 용접철골모멘트 접합부의 경우 과다한 전단스터드 배치에 따른 의도치 않은 합성작용로 인해 지진 내습 시 보 하부 플랜지의 취성파단이 더욱 우려되는 실정이다. 본 논문에서는 합성효과로 인한 접합부 성능저하를 개선하기 위한 목적으로 중량전단탭/수평헌치/삼각헌치로 보강된 접합부 및 RBS가 도입된 접합부에 대한 실험을 실시하였다. 통상 기존 접합부 상부 플랜지의 수정이 불가하다는 점을 고려하여, 본 연구에서는 보 하부 플랜지에만 수평/삼각헌치를 보강하거나 RBS를 도입하여 이 때의 내진성능을 평가하였다. 실물대 실험 결과 수평/삼각헌치 혹은 중량전단탭으로 보강한 실험체는 모두 합성작용으로 인한 부작용을 극복하고 특수모멘트접합부가 요구하는 수준 이상의 소성회전각 5%이상을 발현함을 확인하였다. 또한 SRC 기둥에 RBS를 도입할 경우 접합부에 소요되는 변형의 대부분을 RBS측에서 일어나도록 유도함으로써 SRC기둥에 발생하는 손상을 방지하는 효과가 있음을 규명하였다. 이 중 중량전단탭 보강에 따른 접합부의 거동을 분석하기 위하여 추가의 수치해석 연구를 실시하였으며, 제시한 각각의 보강안에 대한 권장상세를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.629-639
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• 1998

본 연구에서는 반복재하 실물대 실험에 의해 철골 모멘트접합부(column-tree 형식)의 내진거동을 평가하였다. 시험체는 $H-600{\times}200$ (보) 및 $H-400{\times}400$ (기둥) 계열의 SS41 (SS400) 압연형강으로 제작되었으며 보에 대한 패널존의 상대강도를 실험의 주요변수로 고려하였다. 본 실험결과에 의할 때 패널존의 강도가 클수록 열등한 내진성능을 보였다. 시험체의 모멘트 접합부에서 접합부의 파괴 이전까지 발휘된 총소성회전각은 1.8 (% rad)에서 3 (% rad) 범위에 있었다. 시험체의 접합부는 보플랜지 열영향부의 파단 또는 기둥플랜지 두께방향의 뽑힘으로 인하여 파괴되었다. 비록 제한된 실험자료이긴 하나 본 연구의 결과는 보에만 항복을 유발하는 것 보다는 패널존의 항복도 허용하는 것이 접합부의 전체적 소성변형능력을 높이는데 유리할 것임을 시사한다. 이러한 실험결과를 역학적으로 설명할 수 있는 모델도 제시하고자 하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.61-70
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• 1999

1994년 Northridge 지진과 1995년 Kobe 지진에서 많은 철골구조물의 보-기둥 접합부에 발생한 규열은 내진성능이 우수한 것으로 알려진 모멘트 저항 철골골조의 내진성능 개선에 대한 연구필요성을 제시하였다 일반적으로 모멘트 저항 골조가 강한 지진을 받을 때 보-기둥 접합부는 강도의 저하없이 소성 회전변형능력이 0.015이면 만족할 수 있다고 한다. 본 연구의 목적은 강한 지진하중에서도 철골구조의 보-기둥 접합부에서 용접부의 균열이 방지되고 연성적으로 충분한 에너지를 흡수하고 소산할 수 있는 접합부의 형태를 제안하고 그 거동을 조사하는 것이다 본 연구에서는 접합부의 형태를 제안하였으며 실험을 통하여 그 거동을 분석하였다 제안된 접합부 시험체에 대한 실험결과는 용접부에 균열이 발생하지 않았으며충분한 변형능력을 나타냈다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.557-566
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• 2002

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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.445-454
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• 2008

철골모멘트접합부에 관한 이전의 연구에 의하면 RHS 기둥과 기존의 스캘럽을 가진 접합부실험체의 변형능력은 매우 열등했고, 보단부의 응력집중은 보에서 기둥으로 전달되는 모멘트의 전달효율에 영향을 받는다는 사실을 실험이나 해석적으로 밝혔다. 본 연구는 보강된 RBS 접합부와 용접수평스티프너를 사용한 효고현남부지진 이전에 지어진 모멘트 접합부를 내진보강하는데 주안점을 두었다. 이러한 내진보강은 시공성과 경제성을 고려하여 보의 하부플랜지에만 실시하였다. 접합부의 내진보강방법을 발견하고 이를 향상시키기 위해서 비선형유한요소해석을 통해서 다양한 변수를 바탕으로 한 파라메타 연구를 실시하였다.