• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.299-309
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• 2014

HSA800은 건축구조용 고성능 강재로서 KS규격에 항복강도 650MPa-770MPa, 인장강도 800MPa-950MPa를 가지며 항복비(항복강도/인장강도) 또한 0.85이하로 제한되어있으며 TMCP 기법으로 제조되어 뛰어난 용접성을 나타내는 특징이 있다. 본 연구에서는 국내 최초의 초고층 빌딩인 롯데월드타워의 메가 구조부재를 대상으로 고강도 강재 적용시 구조물 안전성의 변동사항 및 시공성 개선 등을 검토하여 경제적 설계를 위한 대안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 대상 부재로는 아웃리거 코어월 매립부 상/하현재, 벨트트러스, 외곽 철골기둥이 선정되었다. 원설계 단면을 등가 도강도 강재 단면으로 환산하여 두께를 결정한 후 중력저항모델, 횡력저항모델, 연쇄붕괴 모델을 구조해 석시뮬레이션을 통하여 성능을 비교 평가하였다. 그 결과 횡강성에 영향을 주지 않는 부재는 고강도 강재 적용이 가능하며 원설계 대비 약 1100톤의 물량 절감 효과가 있었다. 따라서, 고강도 강재를 사용하면 부재 두께를 줄일 수 있으므로 부재 제작성 및 시공성이 향상될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.23-34
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• 2012

본 연구에서는 인장강도 800MPa급 고강도강재(HSA800)의 단주 중심압축실험과 편심압축실험을 통해 균등압축과 휨-압축 부재의 강도를 평가하여 현행 강구조기준(KBC2009, AISC2005)의 적용성 여부를 검토하였다. 또한 잔류응력의 계측을 통하여 강재 항복강도와 잔류응력과의 상관성 여부도 검토하였다. 고강도강재와 일반강재의 국부좌굴 거동 차이의 여부를 확인하기 위하여 중심압축실험에 SM490 강재로 제작된 비교실험체도 포함시켰다. 강도로 무차원화한 판폭두께비와 판 단부의 지지조건을 주요변수로 하여 실험을 실시하였다. 편심압축실험은 HSA800 강재만을 대상으로 하였으며, 휨-압축의 조합력을 받는 부재의 P-M 상관관계를 알아보기 위해 가력 편심거리를 조정하여 다양한 P-M 조합에 대해 강도평가 실험을 수행하였다. 잔류응력은 중심압축실험에 사용된 H형단면 실험체를 대상으로 비파괴실험법인 압입법에 의해 가력 이전에 그 크기와 분포를 측정하였다. 실험결과 중심압축을 받는 모든 HSA800 단주는 판 단부의 지지조건 및 판폭두께비 조건에 따른 현행 강구조기준의 설계강도를 충분히 발휘하였다. 편심압축을 받는 실험체 역시 현행 설계기준의 P-M 상관관계를 충분히 안전측으로 충족하였다. 본 연구에서도 잔류응력의 크기는 강재의 항복강도와 무관하다는 선행연구결과와 합치하는 잔류응력 측정값이 얻어졌다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.407-418
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• 2014

본 연구에서는 HSA800 후판 강재에 적합한 용접재를 선정하고자 휨-인장실험을 수행하였다. 본 연구 수행 당시 HSA800 강재에 적용가능한 용접재로 GMAW 용접재(외국산)와 FCAW 용접재(국내산) 두 가지가 추천되어 이들을 사용하였다. 선행연구인 표준인장실험 결과를 바탕으로 맞댐용접상세와 루트간격을 주요 실험변수로하여 실물크기의 보 실험을 통해 용접부의 성능을 평가하였다. 강도 측면에서 모멘트 및 플랜지 축력 전달에 대한 조건은 두 용접재 모두 만족하였으나 연성능력 측면에서 GMAW 용접재보다는 FCAW 용접재가 일관되고 우수한 거동을 보임이 실험적으로 확인되었다. 특히 GMAW 용접재는 용접효율과 작업성의 문제로 현장에서의 상향용접이 어려운 것으로 파악되었다. 같은 완전용입용접이라도 Single bevel보다는 V-groove가 안정적인 구조거동을 보이는 것으로 나타났다. 표준인장실험결과와 휨-인장실험결과를 토대로 HSA800 후판재의 용접상세 및 용접재를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.479-490
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• 2012

본 연구에서는 고강도 강재의 플랜지 폭두께비가 강도 및 회전능력에 미치는 영향을 분석하고자 인장강도 800MPa급 고강도 강재인 HSB800, HSA800의 조립 H형강 보에 대해 실물대실험 연구를 수행하였다. 일반강재의 실험결과를 바탕으로 정립된 현행 기준의 폭두께비 규정을 고강도 강재에 그대로 확대 적용할 수 있는지의 여부를 평가하는 것을 연구의 주 목표로 하였다. 실험결과 고강도 휨부재는 강도측면에서 매우 만족스러운 성능을 발현하였으나, 회전능력측면에서는 일반강재 대비 부족한 성능을 발휘하였다. 이러한 고강도 강재의 부족한 회전능력은 항복참(yield plateau)의 부재와 높은 항복비를 갖는 고강도강의 재료적 특성과 관련됨을 입증하였다. 잔류응력 측정결과 잔류응력의 크기는 소재의 항복강도와 무관함을 재확인 할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.711-723
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• 2012

플랜지와 웨브에 서로 강도가 다른 이종강재를 사용한 CFT 합성구조의 거동특성을 파악하기 위하여, 플랜지는 건축용 800MPa급 강재인 HSA800, 웨브에는 일반강도 강재인 SM490 강재를 사용하여 실험연구를 수행하였다. 주요실험 변수는 강관의 강도 조합, 충전된 콘크리트의 강도, 콘크리트 충전효과이다. 이종강재간의 용접접합부는 낮은강도 강재에 적합한 용접부를 사용하여 접합부 성능을 검증하였다. 실험체의 거동특성을 평가하기 위해 편심압축 실험을 수행하였으며, 현행 설계기준들에 따른 예측결과와 비교하였다. 플랜지에 고강도 강재를 적용함에 따라 단면의 축강도 및 휨모멘트강도가 증가하였으며, 부재 강도를 충분히 발현한 이후 용접부에서 파괴가 일어났다. 실험결과 현행 설계기준을 적용하여 합성단면의 축력-모멘트 상관관계 및 유효휨강성을 안전측으로 예측 가능하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.431-440
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• 2013

본 연구에서는 HSA800 후판 강재에 적합한 용접재를 선정하고자 표준인장실험을 수행하였다. 본 연구 수행 당시 HSA800 강재에 적용가능한 용접재로 GMAW 용접재(외국산)와 FCAW 용접재(국내산) 두 가지가 추천되어 이들을 사용하였다. 맞댐용접상세와 루트간격을 주요 실험변수로하여 표준인장실험을 통해 용접부의 성능을 평가하였다. 강도에 대한 설계요구조건은 두 용접재 모두 만족하였으나 연성능력 측면에서 GMAW 용접재 보다는 FCAW 용접재가 일관되고 우수한 거동을 보임이 실험적으로 확인되었다. 특히 GMAW 용접재는 용접효율과 작업성의 문제로 현장에서의 상향용접이 어려운 것으로 파악되었다. 같은 완전용입용접이라도 Single bevel보다는 V-groove가 안정적인 구조거동을 보이는 것으로 나타났다. 또한 현행 용접기준의 표준루트 간격을 벗어날 경우 용착의 어려움으로 비정상 파단면이 형성되고 접합성능도 저하됨이 확인되었다. 부분용입용접 접합부의 실험결과에 의할 때 현행 AISC 기준의 부분용입용접부 강도규정은 매우 보수적임이 확인되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.435-442
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• 2012

최근 구조물의 고층화, 대형화 및 장스팬 활용 등의 요구로 고강도 고성능 재료의 건축물과 교량에의 적용이 증가하는 추세이다. 본 논문은 고성능강의 건축구조용 재료 특성과 고성능강재를 사용한 부재의 설계 기준을 위한 기본적인 연구의 일부이다. HSA800은 한국산업표준의 요건과 비교하였다. 용접 각형강관 기둥의 국부좌굴 거동과 현행 판폭두께비 설계 제한치를 검토 위하여 다양한 판폭두께비 변수를 계획하고, 단축압축실험을 실시하였다. 또한, 유한요소결과로 얻어낸 단주의 국부좌굴거동을 실험결과와 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.627-636
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• 2012

최근 구조물의 고층화, 대형화 및 장스팬 활용 등의 요구로 고강도 고성능 재료의 건축물과 교량에의 적용이 증가하는 추세이다. 본 논문은 고성능강의 건축구조용 재료 특성과 고성능강재를 사용한 부재의 설계 기준을 위한 기본적인 연구의 일부이다; HSA800의 재료적 특성은 한국산업표준의 요건과 비교하였다. 용접 H-형 단주의 국부좌굴 거동과 현행 판폭두께비 설계 제한치를 검토 위하여 다양한 판폭두께비 변수를 계획하고, 단축압축실험을 실시하였다. 또한, 유한요소결과로 얻어낸 단주의 좌굴거동을 실험결과와 비교하였고 해석결과가 고성능강 H형 단면 단주의 좌굴거동을 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.223-231
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• 2013

최근 구조물의 고층화, 대형화 및 장스팬 활용 등의 요구로 고강도 고성능 재료의 건축물과 교량에의 적용이 증가하는 추세이다. 본 논문은 고성능강(HSA800)의 건축구조용 재료 특성과 고성능강재를 사용한 부재의 설계 기준을 위한 기본적인 연구의 일부이다. 조립각형강관 기둥의 국부좌굴 거동과 현행 폭두께비 설계 제한치를 검토하기 위하여 다양한 폭두께비 변수를 계획하고, 단축압축실험을 실시하였다. 또한, 유한요소결과로 얻어낸 단주의 국부좌굴거동을 실험결과와 비교하였으며 검증된 해석모델을 이용하여 변수연구를 수행하였고 현행 설계기준의 적용성에 대해 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.361-373
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• 2014

건설시장이 보다 고층화 장스팬화되어감에 따라 건설재료 또한 고성능화되어가고 있다. 이러한 추세에 따라 국내에서도 건축용 인장강도 800MPa급 강이 개발되었다. 현재 고강도강을 대상으로 한 휨재, 압축재, 접합부의 적용실험이 지속적으로 이루어지고 있으나 아직까지 고강도강 적용에 대한 설계지침이 마련되어 있지 않은 실정이다. 이 중 고강도강 기둥-보 접합부의 경우 고강도강의 특성이라고 할 수 있는 높은 항복비에 의해 연성접합부 구현에 대한 평가가 비관적이며 연구자료 또한 미비하다. 따라서 본 연구에서는 고강도강 기둥-보 접합부의 변형능력 향상을 위하여 접합상세를 변수로 하고 연성접합부 구현을 위한 연구를 수행하였다. 접합상세로는 논스캘럽 공법과 개량 수평스티프너 공법을 적용하였다. 적용한 접합상세를 가지는 접합부 모델들을 대상으로 실물대 반복재하실험과 비선형 유한요소해석을 실시하였다. 연구결과, 제시한 접합상세를 가지는 고강도강 기둥-보 접합부의 구조성능은 KBC기준의 특수모멘트골조의 요구성능을 만족하는 것으로 나타났다.