• 제목/요약/키워드: 횡강도

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IsoTruss® 그리드를 적용한 건물구조시스템의 특성 (Characteristics of Building Structural System with IsoTruss® Grid)

  • 김태헌;김영찬
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권2호
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    • pp.737-742
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    • 2017
  • 본 최근 기존의 모습과는 다른 고층건물의 형태가 대도시에서 랜드마크로서 주목을 끌고 있으며 혁신적인 건물형태에 대한 탐색은 건축분야에서 지속적으로 이루어질 것이다. 본 연구에서는 소규모의 구조체에 활용되고 있는 $Isotruss^{(R)}$ 그리드를 건물의 외주골조에 적용하여 구조적 성능을 검토하였다. 구조적 거동을 비교하기 위해 다이아그리드 구조시스템을 준거로 하였다. 동일한 규모의 16층, 32층, 48층 건물을 두가지의 구조시스템으로 설계하였다. 아이소트러스 그리드 구조 부재의 선정은 예비적 설계단계로 생각하여 다이아그리드의 강성에 기준한 설계방법을 이용하였다. 경사기둥의 각도로 아이소트러스 구조는 $59^{\circ}$, 다이아그리드 구조는 $68.2^{\circ}$로 하였다. 횡강성, 철골량, 외부골조의 횡력 부담비율, 기둥의 축력 강도비, 고유 진동수를 비교하였다. 6개의 건물 모델을 해석한 결과 두 구조시스템의 구조적 성능은 유사하나 외주골조의 횡하중 분담율이 아이소트러스 그리드 구조가 93.3%로 다이아그리드 구조의 88.7% 보다 약간 커서 코어 기둥의 배치에 있어 유리하다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 아이소트러스 그리드 시스템은 입면형태가 독특할 뿐만 아니라 기존의 구조시스템과 동등한 구조적 성능을 보유한 것으로 보인다.

등입도 투수성 콘크리트 보강 조립토 다짐말뚝의 거동특성 및 침하량 평가기법 (An Estimation Method of Settlement and the Behaviour Characteristics of Granular Compaction Pile Reinforced with Uniformly Graded Permeable Concrete)

  • 김정호;김승욱;김홍택;황정순
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권7호
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    • pp.73-83
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    • 2006
  • 조립토 다짐말뚝의 거동특성은 주로 말뚝의 횡방향 팽창을 억제하는 연약한 원지반의 횡방향 구속응력에 의해 지배된다. 따라서 조립토 다짐말뚝의 지반 보강 능력은 원지반의 비배수 전단강도가 $15{\sim}50kPa$ 정도인 경우에 가장 효과적인 것으로 알려지고 있으며, 보다 연약한 지반에서는 구속압력이 충분하게 발휘되지 않으므로 적용성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 연약지반에 대한 조립토 다짐말뚝의 적용성 확대를 위해 등입도 투수성 콘크리트 보강 조립토 다짐말뚝 공법을 제안하였으며, 등입도 투수성 콘크리트와 쇄석 및 연약 점성토로 구성된 복합 공시체의 대형삼축압축시험을 통해 제안된 공법의 효율성을 입증하였다. 또한 본 연구에서는 제안된 공법의 실무 적용성 확보를 위해 침하량 산정기법을 제안하였으며, 제안된 침하량 산정기법의 검증을 위한 목적으로 3차원 유한요소해석을 실시하여 해석결과로 분석된 말뚝의 침하량과 제안식에 의해 산출된 침하량을 상호 비교 분석하였다. 추가적으로 본 연구에서는 다양한 변수분석을 수행하여 설계변수의 영향정도를 평가하였다.

비선형 k-ε 모형을 이용한 개수로 흐름에서의 격자형 이차흐름 구조 수치모의 (Numerical Simulations of Cellular Secondary Currents in Open-Channel Flows using Non-linear k-ε Model)

  • 강형식;최성욱;박문형
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권6B호
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    • pp.643-651
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    • 2008
  • 본 연구에서는 횡방향 언덕-저면의 하상형상을 갖는 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 곡선좌표계에 대한 지배방정식을 유도하고, 난류폐합을 위해 Speziale(1987)가 제안한 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형을 이용하였다. 개발된 모형의 개수로 흐름에 대한 적용성 및 모형 상수의 민감도를 분석하기 위해 직사각형 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 그 결과 모형상수 $C_D$$C_E$는 각각 이차흐름 강도 및 난류의 비등방성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형이 자유수면에서 발생되는 난류의 비등방성을 정확히 모의할 수 없는 것으로 나타났으나, 전반적인 이차흐름 분포는 비교적 잘 예측하는 것으로 확인되었다. 한편 개발된 모형을 이용하여 횡방향 하상형상을 갖는 개수로 흐름을 수치모의하고 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형이 하상형상의 언덕과 저면에서 발생되는 상향류 및 하향류를 비교적 정확히 예측하는 것으로 나타났으며, 계산된 주흐름방향 평균유속 및 난류구조 역시 기존의 실험 결과와 잘 일치하였다. 그러나 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형은 하상형상의 저면을 향하는 하향류를 과소 산정하는 것으로 확인되었다.

국부좌굴을 고려한 고강도 조립 H형강 부재의 휨성능 실험 (Flexural Test of H-Shape Members Fabricated of High-Strength Steel with Considering Local Buckling)

  • 이철호;한규홍;박창희;김진호;이승은;하태휴
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제23권4호
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    • pp.417-428
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    • 2011
  • 강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.

포플러재(材)의 재질(材質)에 관(關)한 시험(試驗) (Studies on the Properties of Populus Grown in Korea)

  • 조재명;강선구;이용대;정희석;안정모;심종섭
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제10권3호
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    • pp.68-87
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    • 1982
  • 우리나라산 포인 이태리 포푸라 I-214, I-476, 미류나무, 양버들, 은수원사시나무, 황철나무, 물황철나무, 사시나무 등 9 수종의 포푸라재에 대한 해부학적 성질, 물리적 성질, 기계적 성질을 구명하여 포푸라재의 재질비교, 적정이용도, 목재가공 및 재질개량 등의 기초자료로 활용하기 위하여 실시 되었다. 1. 포푸라재의 연륜폭은 3.5~12.6 mm 범위에 있고 수종별 연륜폭의 차이는 대단히 심하고 수고부위가 높아짐에 따라 점차 감소하는 경향을 나타내고 있으며 시험결과는 Fig. 2와 같다. 2. 포푸라재의 변재폭은 3.6~8.6cm, 변재율은 64~94%, 심재지름은 4 ~ 18 cm 범위에 있으며, 수종별로 변재폭, 심재지름, 변재율은 각각 상이하고 수고부위별에 따른 변재폭의 변이는 수고가 높아짐에 따라 점차 감소하는 경향을 나타내고 있으며 시험결과는 Table 2 와 같다. 3. 포푸라재의 수피율은 9.0~15.8 % 범위에 있고, 수종별로 차이가 심하다. 4. 포푸라재의 섬유장은 0.920 ~ 1.1 61 mm, 섬유폭은 24~29${\mu}$, 섬유장과 섬유폭의 비는 37 ~ 43 범위에 있으며 수종별로 각각 상이 하였다. 섬유장과 섬유폭의 변이는 수심에서 수피로 향하여 증대하였으며 또한 섬유장은 수고부위가 높아짐에 따라 감소하였으나 섬유폭은 수고부위에 따라 일정한 경향을 나타내지 않았으며 시험결과는 Fig. 4-1~4-2 와 같다. 포푸라재의 섬유막 두께는 1.6~2.3${\mu}$ 범위에 있으며 수종별로 다소 차이가 있다. 5. 포푸라재의 도관의 직경은 경단방향에서 86 - 120${\mu}$, 촉단방향에서 58-77${\mu}$ 범위에 있으며 시험 결과는 Table3 과 같다. 6. 포푸라재의 생재함수율은 82-129 % 범위에 있으며 심재는 변재보다 함수율이 높고 수고부위별에 따른 생재함수율의 변이는 일반적으로 수고가 높아짐에 따라 점차 감소하는 경향을 나타내고 있으며 시험결과는 Fig. 5-1 과 같다. 7. 포푸라재의 생재비중은 0.64-0.69 기건비중은 0.35 - 0.47, 전건 비중은 0.33 - 0.45. 용적밀도수는 290 - 390 kg/$m^3$ 범위에 있고 수종별로 각각 상이하며 시험결과는 Table 4와 같다. 8. 포푸라재의 전수축율은 촉단방향에서 7.15-8.81%, 경단방향에서 2.49 - 3.46 %, 섬유방향에서 0.25 - 0.49 %이였고 기건수축율은 촉단방향에서 0.19 - 0.28 %, 경단방향에서 0.06 - 0.12 %, 섬유방향에서 0.02 %로 수종별로 상이하며 비중이 큰 수종일수록 크고 촉단과 경단과의 수축율의 비는 2.17 - 3.04 였으며 시험결과는 Table 4 와 같다. 9. 포푸라재의 흡수량은 경단면에서 0.06 - 0.08g/$cm^2$, 촉단면에서 0.07-0.11g/$cm^2$, 횡단면이 0.31 - 0.49 g/$cm^2$로 방향별 흡수량은 횡단면이 가장 크고 경단면이 가장 적다. 흡습성은 경단면이 0.009 - 0.012g/$cm^2$, 촉단면이 0.010 - 0.014g/$cm^2$, 횡단면이 0.027 - 0.037g/$cm^2$로 방향별로는 횡단면, 촉단면, 경단면 순이고 수종별 흡수량과 흡습성은 상이하며 시험결과는 Table 5 와 같다. 10. 포푸라재의 종압축강도는 298 - 490 kg/$cm^2$, 횡압축 강도는 34 - 70 kg/$cm^2$, 부분압축강도는 62 - 102 kg/$cm^2$로 수종별로 차이가 있으며, 비중이 큰 수종일수록 증가하는 경향을 나타내었으며, 시험결과는 Table 6 과 같다. 11. 포푸라재의 종인장 강도는 532-1180kg/$cm^2$로 수종간에 차이가 대단히 컸고, 비중이 클수록 종인장 강도가 증가하며 힘 인장 강도는 34 - 55 kg/$cm^2$ 범위에 있고 시 험결과는 Table 7과 같다. 12. 포푸라재의 전단강도는 경단방향이 76-100kg/$cm^2$, 촉단방향이 90-129kg/$cm^2$ 범위에 있고 일반적으로 비중이 큰 수종일수록 증가 하였으며 촉단방향이 경단방향보다 컸다. 시험결과는 Table 8과 같다. 13. 포푸라재의 휨강도는 604 - 959 kg/$cm^2$의 범위에 있으며 수증별로 차이가 심하였으며 일반적으로 비중이 큰 수종일수록 휨강도는 컸다. 시험성적은 Table 9와 같다. 14. 포푸라재의 할열강도는 경단방향이 17-23kg/cm, 촉단방향이 13-25 kg/cm의 범위에 있고, 수종간의 할열강도는 별 차이가 없으며 방향별로는 촉단방향이 경단방향보다 컸으며 시험성적은 Table 10과 같다. 15. 포푸라재의 충격흡수에너지는 10.33-0.67 kg/$cm^2$의 범위에 있고 수종간에 충격흡수에너지의 차이는 대단히 컸고 비중이 큰 수종일수록 컸으며 시험성적은 Table 11과 같다. 16. 포푸라재의 못인발 저항은 경단방향이 11-30 kg/cm, 촉단방향이 13-27 kg/cm, 횡단방향이 9-14 kg/cm로 수종간에는 큰 차이 가 없었는데 단면별로는 촉단면이 가장 크고 경단면, 횡단면 순으로 일반적으로 비중이 큰 수종일수록 못인발 저항은 컸다. 시험 성적은 Table 12 와 같다.

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용접(鎔接)이음한 구조강(構造鋼)의 소인장시험편(小引張試驗片)에서의 피로구열진전거동(疲勞龜裂進展擧動) (용접방향(鎔接方向), 입열량(入熱量), 용접재료(鎔接材料)의 강도(强度) 등이 다를 때) (The Propagation Behaviour of the Fatigue Crack in the Compact Tension Specimens of the Welded Structural Steels (On according to the difference of the welding direction, the input heat level, the strength of weld material and so on))

  • 장동일;정영화
    • 대한토목학회논문집
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    • 제4권2호
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    • pp.133-142
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    • 1984
  • 횡방향(橫方向)과 종방향(縱方向), 대입열용접(大入熱鎔接)과 소입열용접(小入熱鎔接), 모재(母材)와 같은 강도(强度)의 용접재료(鎔接材料) 사용(使用)과 모재(母材)보다 낮은 강도(强度)의 용접재료(鎔接材料) 사용(使用) 등으로 서로 비교되는 용접(鎔接)이음의 소인장시험편(小引張試驗片)을 만들어서 피로시험(疲勞試驗)을 행하여 피로구열(疲勞龜裂) 진전속도(進展速度) ${\frac{da}{dN}}$와 구열선단(龜裂先端) 부근의 응력확대계수(應力擴大係數)의 변동범위(變動範圍) ${\Delta}K$와의 관계곡선(關係曲線)을 그려서 비교시험간(比較試驗間)의 모재(母材), 열영향부(熱影響部) 및 용착금속부(鎔着金屬部)로 구분, 혹은 지금까지의 연구자료(硏究資料) 등과 비교검토하였다. 이 결과, 다음과 같은 현상들을 알 수 있었다. 기본적(基本的)으로, 용접방향(鎔接方向), 용접입열량(鎔接入熱量), 용접재료(鎔接材料)의 강도(强度), 혹은 모재(母材), 열영향부(熱影響部) 및 용착금속부(鎔着金屬部)의 구분 등에 따라 ${\frac{da}{dN}}-{\Delta}K$관계에 큰 차이가 없었다. 다만, 첫째, 소재(素材)에 대한 경우에 비해 대개 처음은 같은 ${\Delta}K$에서 ${\frac{da}{dN}}$가 상당히 늦다가 점차 증가하여 중간쯤에서 같아진 후 끝 부분에서 같은 ${\Delta}K$에서${\frac{da}{dN}}$가 다소 빨라짐을 알 수 있었다. 둘째, 열영향부(熱影響部)에서 용접금속부(鎔接金屬部)로 진전(進展)하면서 ${\frac{da}{dN}}$가 다소 늦어지는 것을 알 수 있었다. 셋째, 용접방향(鎔接方向)과 구열방향(龜裂方向)이 평행인 경우가 직각인 경우에 비해, 모재(母材)와 같은 용접재료(鎔接材料)를 쓴 경우 소입열용접(小入熱鎔接)인 경우가 대입열용접(大入熱鎔接)인 경우에 비해, 모재(母材)보다 낮은 용접재료(鎔接材料)를 쓴 경우 대입열용접(大入熱鎔接)인 경우가 소입열용접(小入熱鎔接)인 경우에 비해, 대입열(大入熱)의 평행용접(鎔接)의 경우를 제외한 모든 용접(鎔接)에서 모재(母材)와 같은 강도(强度)의 용접재료(鎔接材料)를 쓴 경우가 모재(母材)보다 낮은 강도(强度)의 용접재료(鎔接材料)를 쓴 경우에 비해 ${\Delta}K$가 낮은 시기(時期)에 일찍 저속(低速)으로 구열(龜裂)이 시작되어 ${\Delta}K$의 큰 증가없이 ${\frac{da}{dN}}$가 빠르게 증가한 다음 다른 경우와 같은 성상(性狀)으로 진전됨을 알 수 있었다. 넷째, 소입열용접(小入熱鎔接)의 경우 평행용접(鎔接)이 직각용접(鎔接)에 비해, 소입열용접(小入熱鎔接)이 대입열용접(大入熱鎔接)에 비해 같은 ${\Delta}K$에서 ${\frac{da}{dN}}$가 다소 늦은 것을 알 수 있었다.

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블록 끼움벽과 현장타설 끼움벽으로 보강된 비내진 상세 철근콘크리트 골조의 구조성능에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Structural Performance of Lightly Reinforced Concrete Frame Retrofitted with Concrete Block and Cast-In Place Infilled Wall)

  • 최창식;이혜연;김선우;윤현도
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.199-206
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    • 2005
  • 끼움벽에 의한 내진보강은 국외에서는 내진 보강공법 중 가장 널리 사용되어지는 신뢰성 있는 공법이나 국내에서는 아직 비내진 상세를 갖는 골조의 내진보강에 대한 분석이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 재생세골제를 사용한 끼움벽과 현장타설 철근콘크리트 끼움벽의 반복 횡하중 실험을 통하여 끼움벽의 구조성능을 비교분석하였다. 실험결과 두 실험체 모두 기존골조와 비교하여 크게 향상된 성능을 나타냈으며 특히 현장타설 끼움벽 실험체는 순수골조 실험체에 비하여 강도 및 초기강성이 각각 3.8배, 6.6배 향상하며 파괴 시까지 안정적인 거동을 보여 기존골조의 내진보강공법으로 합리적인 것으로 판단되었다.

이중골조형식 고층건물 커플링보의 실용설계 (Practical Design Method for Coupling Beams of Tall Buildings with Dual Frame System)

  • 윤태호;김진상
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권1호
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    • pp.525-532
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    • 2014
  • 본 연구는 고층건물의 횡변위 구조형식으로 널리 사용되는 전단벽-커플링보 구조시스템에서 커플링보의 실용적인 구조설계법에 관한 것이다. 커플링보의 부재력은 부재의 위치에 따라 매우 큰 차이를 보이며, 건물높이의 25%~40% 구간에서 가장 높게 발생하였다. 벽체두께 100mm 변화에 따른 커플링보의 부재력증가는 약 3~4% 정도로 분석되었으며, 벽체의 콘크리트 강도가 기존 300MPa에서 400MPa로 변경되었을 경우 커플링보의 부재력은 약 3%정도 저하되는 것으로 나타났다. 커플링보의 초기 부재력은 요구되는 부재력의 2배 이상 초과하는 것으로 검토되어, 약 80%정도 강성저감되었을 때 요구 설계 값에 도달하였다. 강성감소에 따른 부재력 감소비는 저층에서 더 큰 것으로 나타나 강성 감소를 전층에 일괄 적용할 필요성은 없는 것으로 분석되었다. 또한 강성감소에 따른 부재력 감소비를 적용한다면 해석 전 요구 설계조건을 반영하여 강성저하 범위를 수치적으로 예측 할 수 있을 것으로 예상된다.

인발시험에 의한 저회에 보강된 폐어망의 인발특성 연구 (Pullout Characteristics of Waste Fishing Net Reinforced Bottom Ash using Pullout Test)

  • 권순장;김윤태
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제12권4호
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    • pp.57-66
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    • 2013
  • 본 연구에서는 산업폐기물인 저회와 폐어망을 각각 뒤채움 재료와 보강재로 재활용하기 위하여 저회와 폐어망 사이의 인발특성을 분석하였다. 이를 위해 저회로 구성된 지반에 망목크기가 다른 3종류의 폐어망(WFN20 : $20mm{\times}20mm$, WFN30 : $30mm{\times}30mm$, WFN40 : $40mm{\times}40mm$)과 지오그리드를 보강재로 사용하여 인발시험을 수행하였다. 인발시험 수행 결과, 지오그리드와 동일한 망목크기를 갖는 WFN20의 인발마찰각은 지오그리드와 유사하게 나타났다. 이것은 WFN20의 인장강도와 강성은 지오그리드 보다 작으나, WFN20의 두께가 지오그리드 보다 커서 횡리브에 의한 지지력이 발현되었기 때문이다. 보강재의 잔류변형률 분포는 연직응력에 의존한다. 연직응력이 증가함에 따라 보강재 선단에 인발력이 크게 집중되어 변형이 크게 나타난다.

현장타설 콘크리트 채움 중공 PC기둥의 내진성능 (Seismic Resistance of Cast-In-Place Concrete-Filled Hollow PC Columns)

  • 임우영;박홍근;오정근;김창수
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제26권1호
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    • pp.35-46
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    • 2014
  • 중량 PC기둥의 양중부하를 저감하고 접합부 구조일체성을 개선하기 위하여, 두 가지 형태의 현장타설 콘크리트 채움 중공 PC기둥(HPC1, HPC2)을 개발하였다. 중공의 PC단면을 구현하기 위해, HPC1은 조립철근망이 설치된 선제작 PC패널 한 쌍을 활용하였으며, HPC2는 특별한 띠철근을 활용하였다. 심부콘크리트 타설시 측압을 측정하였으며, 내진성능을 평가하기 위하여 실물크기의 HPC1, HPC2 기둥과 비교용 RC 기둥에 대하여 일정축력하 주기횡하중실험을 수행하였다. 실험 결과 HPC 실험체는 초기강성, 최대강도, 변위연성도 등 구조성능면에서 RC 실험체와 유사한 거동을 보였으며, 다만 단면을 관통하는 내부띠철근이 없는 HPC2의 경우에는 주철근의 좌굴이 발생한 이후 에너지소산능력이 다소 떨어졌다. 하지만 세 실험체 모두 ACI 374에서 요구하는 에너지소산능력을 만족하였다.