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

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.84-91
• /
• 2022

본 연구에서는 국내 내진설계기준에 의해 중간모멘트골조로 설계된 철골 모멘트접합부에서 면외방향 어긋남을 갖는 보가 접합부의 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 기둥을 중심으로 보가 접합되는 형식에 따라 2가지 경우(단면접합 및 양면접합)와 각각의 경우에 대하여 4개 수준의 어긋남 각도(0°, 10°, 20°, 30°)를 조합하여 총 14개의 유한요소해석 모델을 구성하였다. 해석결과, 면외 어긋남을 갖는 대상 모멘트접합부는 국내 구조기준에 따른 중간모멘트골조의 성능수준을 만족하는 것으로 나타났다. 그러나, 면외 어긋남 각도가 커질수록 접합부 시스템의 하중저항능력이 감소하였다. 면외 어긋남 각도가 30°인 접합부에서 보-기둥이 직교된 접합부에 비하여 최대 하중은 약 13% 감소하였고, 층간 변위각 0.02 rad까지의 에너지 소산능력은 최대 26% 감소하였다. 또한, 어긋남 형상에 기인하여 접합부와 인접한 보 플랜지에서 응력이 비대칭으로 분포되며, 보 플랜지와 기둥 플랜지가 예각을 이루는 내측 플랜지(Inner Flange)에 응력이 집중되었다. 본 연구에서 고려한 보-기둥 접합에서는 어긋난 보에 의해 기둥의 축방향 회전에 미치는 영향은 미미하여 무시할 만 하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제8권3호
• /
• pp.87-96
• /
• 2004

최근에 수행된 보 플랜지 절취형 (Reduced Beam Section, RBS) 내진 철골모멘트접합부의 실험 결과에 의하면, 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 보 웨브를 용접 접합한 시험체에 비해서 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 내진성능을 보였다. 실험결과에 의할 때, 이러한 접합부 취성파괴가 발생하는 주요 원인은 웨브 볼트의 슬립과 고전 휨이론에 의한 예측과는 전혀 다른 응력 전달메카니즘에 의한 스캘럽 부근의 응력집중 때문으로 사료된다. 이는 고전 휨이론에 기초한 전통적 보 웨브 볼트접합부의 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 본 연구를 통하여 고전 휨이론에 기초한 현행의 보 웨브 설계법에 문제가 있음을 지적하였다. 실험 및 해석결과를 바탕으로 RBS 접합부의 실제 응력전달경로에 부합되는 새로운 보 웨브 볼트접합 설계법을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.313-324
• /
• 2010

본 연구에서는 반강접 접합부 배치에 따른 구조물 거동특성을 파악하기 위하여 KBC2005 건축구조설계기준으로 비가새 5층 철골 구조물을 설계하여 모든 접합부를 완전 강접합부와 반강접 접합부로 이상화한 경우 그리고 반강접 접합부를 수직배치 및 수평배치한 경우에 대하여 비탄성 시간이력 구조해석을 실시하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률 관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델 그리고 철골 보, 기둥 및 접합부의 이력거동은 3-매개변수 모델을 이용하여 나타내었다. 4개 지진파에 대한 재현주기 2400년 위험수준에 해당하는 최대지반가속도와 5% 층간변위에 대한 푸쉬오버 구조해석의 최대밑면전단력 발생 최대지반가속도에 대하여 시간이력 구조해석을 실시하여 밑면전단력, 지붕층 변위, 층간변위, 접합부 요구연성도, 기둥, 보 및 접합부의 최대휨모멘트 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 반강접 접합부를 수직적으로 외부에 배치할수록 최대밑면전단력과 층간변위는 감소하며, 수평적으로 상부층에 배치할수록 접합부 요구연성도가 감소하였다. 푸쉬오버 구조해석과 시간이력 구조해석에서 최대층간변위 발생 위치가 다르고 크기는 푸쉬오버 구조해석에서 과대평가되었다. 밑면전단력, 층간변위 및 접합부 요구연성도를 위한 가장 바람직한 반강접 접합부 배치는 수직적으로 외부에 배치하는 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제17권6호통권79호
• /
• pp.689-697
• /
• 2005

보 플랜지 절취형 (Reduced Beam Section, RBS) 내진 철골모멘트접합부의 최근 실험결과를 살펴보면, 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 보 웨브를 용접한 시험체에 비해 조기에 스캘럽에서 취성파단이 발생하는 열등한 내진성능을 나타냈다. 과거 여러 연구자들이 수행한 실험 결과 및 본 연구의 수치해석 결과를 종합해 볼 때, 이러한 접합부의 조기 취성파괴는 고전 휨이론과 매우 다른 응력전달 메카니즘에서 기인하는 웨브 볼트의 슬립, 그리고 재료의 인성이 가장 낮은 스캘럽 부근의 응력집중과 밀접한 관련이 있는 것으로 분석된다. 본 연구에서는 실험 및 해석결과를 바탕으로 RBS 접합부의 실제 응력전달경로에 부합되는 새로운 보 웨브 볼트 설계법 및 개선된 상세를 제시하고 실물대 실험을 통하여 방안의 타당성을 입증하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제1권2호
• /
• pp.69-78
• /
• 1997

철골 모멘트 접합부의 보 하부를 헌치로 보강하여 내진성을 크게 향상 시킬 수 있음이 최근의 실물대 보-기둥 "부분골조" 실험을 토하여 확인된 바 있다. 그러나 헌치보강에서 기인할 수 있는 부작용 (side effecs) 또는 보강구조체의 "시스템 레벨"의 거동에 관해서는 현재 잘알려진 것이 없다. 본 연구에서는 헌치보강시 생성되는 이중패널존의 거동을 해석과정에 반영하여 보강구조체의 시스템 레벨의 거동변화를 고찰하였다. 이중패널존의 모델링은 최근에 필자가 제시한 기법을 사용하였으며 1994년 노스리지 지진 당시 접합부 손상을 입은 13층 철골모멘트골조를 대상으로 연구를 수행하였다. 정적/동적 비선형해석에 의해 얻어진 원구조물과 부강구조물의 전체적 응답(global responses)은 큰 차이를 보이지 않았으며 취약층(weak story)의 촉진과 같은 유해한 부작용도 수반되지 않았다.은 유해한 부작용도 수반되지 않았다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.385-396
• /
• 2014

1994년 미국 노스리지 지진 당시 상당 부분의 피해가 보 하부 플랜지에서 발생하였는데, 이의 원인으로 여러 가지가 거론되었지만 바닥슬래브와 합성작용에 의한 중립축 상승이 주요한 역학적 원인으로 인정되고 있다. 국내의 경우 지진에 저항하는 모멘트골조에 속하는 보(moment frame beam)의 경우에 순철골보로서 설계하고도 실제 시공시에는 보 상부 플랜지에 전단스터드를 필요 이상으로 과도하게 배치하는 오랜 관행이 존재하고 있어 내진성능 확보 차원에서 문제를 유발할 소지가 있다. 본 논문에서는 의도하지 않은 또는 과도한 합성작용이 내진성능에 미치는 부작용을 실물대 실험을 통해 재현하고 이의 개선방향을 모색하고자 하였다. 국내 관행에 따른 접합상세와 합성바닥구조를 갖는 실험체(PN700-C)의 경우, 합성도가 23% 정도임에도 불구하고, 상부플랜지 압축응력에 대해 중립축이 현저히 상승하였고 결국 3% 층간변위에서 콘크리트 압괴를 수반하면서 하부플랜지 취성파단이 발생하였다. 반면 합성바닥이 포함되어 있으나 합성작용이 최소화되도록 설계된 RBS접합부실험체(DB700-C)는 순철골(비합성) RBS접합부실험체(DB700-NC)와 유사한 이력거동을 보이면서 어떤 취성파괴도 없이 5% 수준의 뛰어난 층간변형 능력을 발휘하였다. 본 연구결과는 강구조접합부의 내진보강이나 신축에 있어 모멘트골조에 속한 철골보 및 접합부는 바닥구조와의 합성작용이 최소화되도록 설계 및 시공되어야 함을 시사한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.503-513
• /
• 2007

구조물의 지진응답은 구조물의 강성도에 영향을 미치는 접합부의 특성에 영향을 받는다. 본 연구에서는 합성반강접 접합부를 갖는 2차원 8층 비가새 철골구조물에 대하여 동적 비선형 해석 프로그램을 이용한 푸쉬오버 해석과 시간이력해석을 실시하여 구조물의 거동을 예측하였다. 접합부 비선형 모멘트-회전 특성, 합성보 및 철골기둥의 재료 비선형 특성을 고려하여 구조해석을 실시하였다. 합성반강접 접합부를 완전 강접합부로 이상화하면 푸쉬오버 해석에서 구조물의 초기강성도와 종국강도가 증가되었고 시간이력해석에서는 밑면전단력, 최대층간변위, 보 및 기둥에 발생되는 최대 휨모멘트가 접합부 강성 및 이력거동의 영향을 받았다. 최대지반가속도가 0.4g인 지진파에 대하여 합성반강접 구조물에서는 FEMA 273의 최대 층간변위에 대한 인명손상방지 기준을 만족하였으며 보와 기둥이 비탄성 거동을 경험하지 않은 반면 완전 강접합부로 이상화한 구조물에서는 보 및 기둥이 비탄성 거동을 경험하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제8권3호
• /
• pp.243-250
• /
• 2004

SPS 공법에서 철골보는 가설상태에서 띠장을 지지하는 버팀대로 사용되며, 시공후 구조물에서 휨재의 역할을 한다. 기존 실험연구결과에서 RC 띠장-철골보 접합부는 소정의 휨강성을 갖는다고 보고하고 있다. 본 연구에서는 SPS 공법으로 시공된 지하복합골조에 대하여 RC 띠장-철골보 스터드 접합부의 고정도에 따른 거동을 평가하기 위하여 비선형 해석을 실시하였다. 해석변수는 시공단계, 횡력의 크기, RC 띠장-철골보 접합부의 고정도 등이다. 해석결과에서 골조의 항복과정, 보 중앙부 휨모멘트 및 처짐에 대한 접합부의 고정도의 영향을 보여준다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제27권4호
• /
• pp.215-222
• /
• 2014

본 연구의 목적은 다양한 높이에 따른 철골 중간모멘트골조의 내진성능을 평가하는 것이다. 구조물의 내진성능은 ATC-63에서 제안한 방법론에 따라 평가되었다. 3층, 6층, 9층, 12층 중간모멘트골조의 설계는 KBC 2009에 따라 수행하였다. 접합부의 모델링은 철골 중간모멘트골조에서 요구되는 회전성능인 0.02rad을 만족하도록 모델링하였다. 연구를 수행한 결과, 구조물의 붕괴확률은 높이가 증가함에 따라 증가하였다. 특히 9층과 12층 구조물은 ATC-63에서 제시한 요구조건을 만족하지 못하였다.