볼트 접합부의 정확한 해석을 위하여 접합 요소와 볼트 요소 및 쉘 요소를 사용한 방법을 개발하였다. 접합면을 단순하게 이상화시키는 접합 요소와 장력을 갖는 볼트 요소를 도입하였고, 전체적인 계산과정은 2단계, 즉 제안된 방법에 의한 초기 강성의 결정과 뉴턴-랩슨법에 근거하는 호장법을 이용한 비선형 거동의 추적으로 구분하여 행함으로써 계산의 효율성을 증대시켰다. 앵글을 사용한 반강접 접합부와 모멘트 판을 사용한 접합부를 해석하여 기존 실험 및 해석과 비교함으로써 제안한 방법의 정확성과 적용성을 입증하였다. 또한 볼트 접합부의 정확한 해석을 위해서는 접합면에서 발생하는 미끄럼짐의 고려가 반드시 필요하며 접합부를 구성하는 판재의 3차원적인 변형의 해석도 무시할 수 없는 역할을 하는 사실을 보여주었다.
This paper presents the findings of an investigation carried out to determine the most appropriate connections, in terms of rotational stiffness, to use for the optimum design of cold-formed Zed section sleeve joint purlin system. Experiments and parametric studies were conducted to investigate the effects of geometric variables on the behavior of the sleeve-purlin and cleat-purlin connections of the sleeve joint purlin system. The variables considered were purlin size and thickness, sleeve size, thickness, length and bolt position. The test results were used to verify the empirical expressions, developed herein, employed to determine the rotational stiffness of connections. With the predicted connection stiffness, the most suitable sleeve-purlin and cleat-purlin connections can be selected so as to produce an optimum condition for the sleeve joint purlin system.
This paper presents a combined experimental and numerical study on stainless steel end-plate connections, with an emphasis placed on their ultimate behaviour and rotation capacity. In the experimental phase, six connection specimens made of austenitic and lean duplex stainless steels are tested under monotonic loads. The tests are specifically designed to examine the close-to-failure behaviour of the connections at large deformations. It is observed that the rotation capacity is closely related to fractures of the stainless steel bolts and end-plates. In the numerical phase, an advanced finite element model suitable for fracture simulation is developed. The incorporated constitutive and fracture models are calibrated based on the material tests of stainless steel bolts and plates. The developed finite element model exhibits a satisfactory accuracy in predicting the close-to-failure behaviour of the tested connections. Finally, the moment resistance and rotation capacity of stainless steel end-plate connections are assessed based on the experimental tests and numerical analyses.
일면전단 오스테나이트계 스테인리스강 및 탄소강에 관한 많은 실험 및 해석적 연구가 수행되어졌고, 수정된 내력평가식이 제안되었다. 본 연구에서는 볼트배열(2행 1열, 2행 2열)과 하중방향 연단거리를 주요변수로 하여 이면전단 볼트접합부 실험체가 제작되었고, 단순인장실험이 실시되었다. 고정변수로는 하중직각방향 연단거리, 볼트직경, 피치, 게이지를 설정하였다. 최대내력과 파단형태와 같은 실험결과와 현행기준식에 의한 예측결과와 비교 검토되었다. 볼트배열에 따른 블록전단내력평가식이 제안되었다.
In regard to modular systems, new methods, as well as middle and high-story unit design ideas, are currently being studied. These studies need to focus on the enhanced stiffness and seismic performance of these connections, and see that the development of fully restrained moment connections can improve the seismic performance. For this reason, this study evaluates the performance of the connections of the ceiling bracket-typed modular system through repeated loading tests and analyses. In order to compare them with these modular units, new unit specimens with the bracket connection being different from that of the traditional modular unit specimens were designed, and the results of repeated loading tests were analyzed. In the traditional units, the structural performances of both welding connection and bolt connection were evaluated. In regard to the testing results, the initial stiffness of the hysteresis curve was compared with the theoretical initial stiffness, and the features of all specimens were also analyzed with regard to the maximum moment. In addition, the test results were examined with regard to the connection flexural strength of the steel special moment frame specified under the construction criteria KBC2016. The connections, which were proposed in the test results, were found to be fully restrained moment connections for designing strong column-weak beams and meeting the requirements of seismic performance of special moment frames.
단일판접합(Single Plate Connections, 이하 SPC라 함)은 단순전단접합의 일종으로 한 장의 강판을 지지부재인 기둥이나 큰보의 웨브에 공장용접하고 보를 현장고력볼트로 접합하기 때문에 시공이 간편하고, 경제성이 있어 강구조 및 합성구조에서 널리 사용되고 있다. 일반형 단일판접합부의 고력볼트는 수직 1열로 2~12개가 사용되며, 단순보의 단부에서 필요한 회전유연성을 확보하기 위하여 고력볼트직경과 구멍형태에 따라 판의 두께를 제한하여 설계한다. SPC에서 편심전단을 받는 고력볼트군의 강도를 산정할 때, 고력볼트의 전단강도나, 판의 지압강도 또는 찢김(Tear-out)강도 중 최소값에 의해 설계강도가 결정되는데, 만약 연단고력볼트의 수직연단거리에 의한 찢김에 의해 고력볼트군의 강도가 결정될 때에는 매우 보수적으로 설계된다. 따라서 본 연구에서는 고력볼트의 반력각도에 의한 실제 경사연단거리를 구하고 이를 근거로 설계강도를 산정하는 설계절차를 제안하였다. 편심전단을 받는 '약-판/강-고력고력볼트' 설계모델의 일반형 단일판접합부 고력볼트군 해석을 위해 탄성벡터법(EVM)과 소성법인 수간회전중심법(ICM)을 이용해 그 효과를 비교하였다. 또한 실용적이고 편리한 설계를 위하여 경사연단거리를 고려한 일반형 단일판접합부의 설계도표를 제안한다.
This study has been conducted to predict the ultimate moment capacities of double angle connections with various angle thicknesses and bolt gage distances. Considering the results of experimental tests conducted previously, a simplified analytical model is suggested in this research. In addition, some basic data are also provided for structural engineers to design a double angle connection preliminary.
본 연구에서는 영상기반 딥러닝 및 이미지 프로세싱 기법을 이용한 볼트풀림 손상검출 기법을 제안하였다. 이를 위해 먼저, 딥러닝 및 이미지 프로세싱 기반 볼트풀림 검출 기법을 설계하였다. 영상기반 볼트풀림 검출 기법은 볼트 이미지 검출 과정 및 볼트풀림 각도 추정 과정으로 구성된다. 볼트 이미지의 검출을 위하여 RCNN기반 딥러닝 알고리즘을 이용하였다. 영상의 원근왜곡 교정을 위해 호모그래피 개념을 이용하였으며 볼트풀림 각도를 추정을 위하여 Hough 변환을 이용하였다. 다음으로 제안된 기법의 성능을 검증을 위하여 거더의 볼트 연결부 모형을 대상으로 볼트풀림 손상검출 실험을 수행하였다. 다양한 원근 왜곡 조건에 대하여 RCNN 기반 볼트 검출기와 Hough 변환 기반 볼트풀림 각도 추정기의 성능을 검토하였다.
Tubular column members have been widely adopted in current construction due to its numerous advantages. However, the closed-section profile characteristics of tubular columns severely limit the connection possibilities. Welding type is acceptable but discouraged because of on-site issues. Blind-bolted connection is preferable because of its simplicity, economic benefit, and easy assembly. This paper presents a state-of-the-art review on bolted connections to tubular columns for bare steel tubes, including square and circular sections. Available studies on bolted connections at ambient and elevated temperatures are reviewed, but emphasis is given on the latter. Various methods of determining the connection performance through experimental, analytical, component based, and finite element approaches are examined. Future research areas are also identified.
Due to aesthetic, economic, and structural performance, the use of structural hollow sections as columns in both continuous moment resisting and nominally pinned construction is attractive. Connecting the beams to these sections is somewhat problematic as there is no access to the interior of the section to allow for the tightening of a standard bolt. Therefore, bolts that may be tightened from one side, i.e., blind bolts, have been developed to facilitate the use of site bolting for this arrangement. This paper critically reviews available information concerning blind bolting technology, especially the performance of fasteners in shear, tension, and moment resisting connections. Also provided is an explanation of the way in which the results have been incorporated into design guidance covering the particular case of nominally pinned connections. For moment resisting connections, it is concluded that whilst the principle has been adequately demonstrated, sufficient data are currently not available to permit the provision of authoritative design guidance. In addition, inherent flexibilities in the connections mean that performance equivalent to full strength and rigid is unlikely to be achievable: a semicontinuous approach to frame design will therefore be necessary.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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