• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제30권2호
• /
• pp.115-126
• /
• 2018

고강도 강재의 높은 항복비와 같은 특이한 물성에 대한 우려 등의 이유로 국내외 대표적인 강구조 설계기준에서는 강관구조에 고강도 강재를 적용하는 것을 금지하거나 제한하고 있다. 대부분의 설계기준에서는 강관의 항복강도가 355 또는 360MPa을 초과하는 경우 제시된 설계강도식을 사용할 수 없거나 강도저감계수를 통해 설계강도를 낮추어야 한다. 반면 이러한 제한사항에 대한 역학적 근거는 명료하지 않다. 또한 최근 저자들에 의해 수행된 X형 원형강관접합부에 대한 실험연구는 고강도강에 대한 규제가 과도하게 보수적일 수도 있다는 점을 지적한 바 있다. 본 연구에서는 고강도강 X형 원형강관접합부의 지관 압축 하에서의 거동을 더 자세히 분석하기 위해 실험에 이은 수치해석 변수연구를 수행하였다. 일반 강재부터 매우 항복강도가 높은 고강도 강재까지 넓은 범위의 강종을 고려하였다. 본 수치해석 연구에서도 현행의 고강도강 페널티가 매우 보수적이며 완화될 여지가 있음을 확인할 수 있었다. 또한 주관 축응력 하에서의 고강도강 접합부의 거동을 분석한 결과 현행 기준식이 고강도강 접합부의 주관 축응력에 의한 강도 감소 효과를 보수적으로 예측함을 확인하였다. 일반적으로 주관 축응력이 작용할 때 고강도강 접합부는 일반강 접합부에 비해 접합부 강도를 더 잘 유지하였다. 더불어 현행 기준식의 형태가 실제 접합부 거동을 정확히 표현하는 데에 한계가 있으며 개선될 여지가 있음을 지적하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.737-745
• /
• 2011

콘크리트충전강관(Concrete Filled Tube 이하 CFT)구조는 강관 속에 콘크리트를 충전시킨 구조물로서 강관은 콘크리트를 구속시켜 압축내력을 증가시키며 콘크리트는 강관의 국부좌굴을 감소시키는 역할을 한다. CFT구조의 기둥-보 접합부는 강관의 국부좌굴을 방지하기위해 다이아프램이 필요하다. 외측다이아프램 형식은 관통다이아프램 형식보다 콘크리트의 충전성이 좋으나 시공성과 건축설비와 공조하는 측면에서 불편함이 있다. 이 연구는 원형CFT구조의 접합부의 상, 하부에 각각 다른 형식의 다이아프램을 적용시켜 콘크리트 충전성을 개선시킨 구조의 구조성능을 실험과 유한요소해석 프로그램을 통하여 알아보았다. CFT구조 접합부의 상부 다이아프램은 외측다이아프램 형식으로 하고 하부 다이아프램은 관통다이아프램 형식으로 하였다. 이것은 건축물에서 바닥슬래브가 있으므로 상부 다이아프램은 바닥슬래브와 일체가 되고 하부 다이아프램으로 관통다이아프램을 적용하여 건축설비와의 마찰을 피하고자 한 것이다. 결과적으로 충전성을 개선시킨 CFT구조의 구조성능은 상, 하부 모두 관통다이아프램을 적용한 구조와 비교하면 동일 하다는 것을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.291-301
• /
• 2017

고강도강 강관부재의 사용은 설계에서 시공에 이르기까지 다양한 이점을 제공할 수 있다. 그러나 현행의 국내외 대표적인 구조설계 기준에서는 강관구조에 고강도 강재를 적용하는 것을 금지하거나 제한하고 있다. 이러한 제한사항은 그 역학적 근거가 불분명하며 과도하게 보수적일 가능성이 있다. 본 연구에서는 일반강 및 고강도강 X형 원형강관접합부 압축 실험을 통하여 고강도강에 부과된 제한사항이 완화될 수 있는지에 대하여 다각도로 검토하였다. 실험 결과 고강도강 X형 강관접합부는 재료의 측정항복강도가 800MPa에 이름에도 불구하고 한계강도, 사용성, 연성의 관점에서 모두 일반강에 비견될 만한 성능을 보였으며, 이는 현행의 고강도강 제한사항은 완화되어야 함을 시사한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제22권2호
• /
• pp.109-119
• /
• 2010

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.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권6호
• /
• pp.411-422
• /
• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.289-298
• /
• 2015

CFT 구조는 각형이나 원형강관에 콘크리트가 충전된 구조로서, 강관은 콘크리트를 구속하고 콘크리트는 강관의 좌굴을 방지함으로써 부재의 강성 및 강도를 증가시킬 수 있다. 이에 본 연구는 관통 다이아프램 충전개구부 형상이 각형CFT 기둥-보 접합부의 내력에 미치는 영향을 실험을 통해 확인한 후, 유한요소해석을 수행하여 실험 결과와 비교 검증했다. 이로써 각형CFT 기둥-보 접합부의 내력은 관통 다이아프램의 개구부 면적이 같을 경우 그 형상에 크게 영향을 받지 않으며, 관통 다이아프램과 보 플랜지의 접합부분 형상 및 치수가 동일하면, 보에 발생한 휨응력이 다이아프램을 통해 기둥으로 전달되고 있음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.299-310
• /
• 2015

일반적인 CFT구조는 구조적 거동이 우수함에도 불구하고 폐단면으로 인한 제작 및 가공의 번거러움, 충전성 등의 문제를 가지고 있다. 이 연구는 CFT구조의 충전성을 개선한(보의 상플랜지에는 관통다이아프램, 하플랜지에는 외측다이아프램을 적용) 기둥-단순보의 접합부에서 외측 다이아프램의 치수에 따른 구조적 거동을 살펴보았다. 변수해석을 실시하여 EP-T 타입 접합부내력 영향을 주는 이유를 찾았다. 결과적으로 원형CFT기둥-보접합부에 대한 실험 및 해석을 통하여 원형 CFT구조의 구조적 거동을 조사했다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제6권4호
• /
• pp.119-127
• /
• 2002

본 연구의 목적은 강관구조물에서 고력볼트로 인장접합되는 플랜지 이음의 거동을 연구하는데 목적이 있다. 9개의 플랜지 이음 실험체의 실험을 수행하였으며, 실험시 고력볼트의 변형율과 이음부의 변형율 그리고 변위를 측정하였다. 고력볼트의 변형율, 플랜지 사이에서 발생하는 지레반력 그리고 강관과 플랜지 판의 응력분포를 연구하였다. 원형강관 플랜지 이음 설계에 사용되는 기준식을 비교 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제11권1호통권38호
• /
• pp.43-54
• /
• 1999

공장설비구조물, 트러스, 해양구조물 등에 사용되는 원형강관 분기이음이 많이 사용되고 있다. 강관구조물은 폐단면으로 되어 있기 때문에 개단면인 H, L-형강에 비하여 역학적으로 유리하다. 격점부에서 주요한 문제는 압축을 받는 지관이 압축력에 의하여 부재가 좌굴하기 이전에 강관 분기이음부에서 국부좌굴에 의한 구조체 전체가 불안정하게 된다. 일반적으로 상기와 같은 격점부의 응력분포 및 변형성상이 복잡하여 해석적으로 정밀 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험에 기초한 단순한 해석법을 통하여 접합부의 항복내력에 관한 실용식을 제안할 필요가 있다. 본 연구에서는 X형 강관 격점부에 관하여 주관의 직경비(d/D) 및 주관경과 두께비(D/T)을 주 변수로 하여 내력 및 변형성상에 관하여 실험을 진행하고 단순한 해석법인 링해석법을 통하여 항복하중에 관한 예측식을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.176-182
• /
• 2018

본 연구의 목적은 볼접합부를 갖는 원형강관의 좌굴실험 결과를 토대로 하여 국내외 압축재 설계규준과 비교 평가함으로써 부재의 좌굴내력 및 좌굴길이 계수의 안전성과 합리성을 조사하는 것이다. 좌굴성능 평가를 위해 선정된 원형강관은 Ø$48.6{\times}2.8t$와 Ø$60.5{\times}3.2t$ 및 Ø$76.3{\times}3.2t$이다. 국내외 압축재 설계를 위해 우리나라의 하중저항계수 설계법(LRFD), 일본의 한계상태 설계법(LSD) 및 영국의 BS5950 규준을 적용하였다. 본 연구에서는 선행연구의 실험결과와 국내외 설계규준과의 좌굴성능을 비교 분석하였다. 그 결과를 요약해 보면 다음과 같다. 각국의 압축재 설계규준에서 부재의 전체길이를 좌굴길이로 적용한 결과 실험에 의한 좌굴내력의 64%~89% 정도로 나타났다. 따라서 안전을 위해 현재 설계 규준식에 준하여 부재설계를 수행하는 것이 바람직하다고 판단되었다. 실험결과 측정된 좌굴내력은 우리나라, 일본 및 영국의 압축재 설계규준에서 좌굴길이를 순수 원형강관만으로 고려한 좌굴내력 값에 비해 1.02배~1.43배 높은 것으로 나타났다. 따라서 스페이스 프레임 구조물 설계에 있어 개별부재 좌굴내력은 절점 간 길이가 아닌 순수 원형강관의 길이로 좌굴계수를 고려할 필요가 있을 것으로 보여 진다.