• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.69-77
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS(reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존 보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험제는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다. 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 제시하고 이를 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.557-566
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• 2002

본 논문은 4개의 철골모멘트 접합부에 대한 반복재하 실물대(實物大) 실험결과를 요약한 것이다. 주요 실험변수는 기둥과 보의 접합방식 (볼트접합 대 용접) 및 패널존의 강도 (강한 패널존 대 중간강도 패널존)이다. 중간 패널존 강도를 갖는 시험체는 패널존과 RBS 영역 모두에서 균형잡힌 방식으로 에너지가 소산되도록 고려하여 설계된 것으로 패널존 보강비용을 줄이고자 시도한 경우이다. 보웨브가 용접으로 접합된 경우의 시험체들은 특별연성모멘트골조에 요구되는 충분한 접합부 회전성능을 보여 주었지만, 웨브를 볼트로 접합한 시험체들은 스캘럽을 가로지르는 보플랜지의 조기 취성파괴로 인해 열등한 내진성능을 노출하였다. 보웨브를 볼트로 접합하면 비용을 줄일 수 있으나 원래 보단면의 전소성모멘트를 기둥에 전달하기 어려운 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용된 것과 같이 양질의 용접시공에 의해 일단 그루브 용접부 자체의 취성파괴 문제가 해결되고 나면, 용접접근공내에 위한 보플랜지 모재의 파단이 다음의 문제로 대두됨을 알 수 있다. 용접접근공 내의 보 플랜지 파단문제를 역학적인 측면에서 이해하는데 도움이 되는 해석적 연구도 수행되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.55-63
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• 2018

최근에 오스테나이트와 페라이트의 조직을 갖는 듀플렉스계 스테인리스강이 개발되었고 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 고강도, 응력부식균열에 대한 고내식성과 재료비절감으로 다양한 산업분야에서 사용량이 증가되고 있다. 그러나, 현재 스테인리스강은 한국 건축구조기준에 구조용재료로 지정되어 있지 않고 구조설계기준도 마련되어 있지 않는 실정이다. 이 연구에서는 2행 1열 듀플렉스계 스테인리스강(STS329FLD) 볼트접합부에 대한 구조적 성능을 조사하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 주요변수는 전단접합형태(일면전단과 이면전단)과 하중방향 연단거리이다. 종국파단형태는 전형적인 블록전단파단, 인장파단과 면외변형이 관찰되었다. 일면전단 접합부에서 면외변형발생으로 최대 20%까지 내력저하가 발생되었다. 실험최대내력은 현행설계기준 AISC/AISI/KBC, EC3와 AIJ 및 기존연구자에 의한 제안된 식에 의한 예측내력과 비교하였다. 면외변형이 발생하지 않은 접합부에 대해서 실제 전단파단단면을 고려한 Clement & The의 식에 의한 예측내력이 실험내력에 가장 근접했고 면외변형을 동반한 접합부에 대해서는 면외변형을 고려해 제안한 Kim & Lim식에 의해서 과대평가하는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제70권4호
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• pp.381-394
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• 2019

If an alternative path would not be considered for redistribution of loads, local failure in structures will be followed by a progressive collapse. When a vertical load-bearing element of a steel structure fails, the beams connected to it will lose their support. Accordingly, an increase in span's length adds to the internal forces in beams. The mentioned increasing load in beams leads to amplifying the moments there, and likewise in their corresponding connections. Since it is not possible to reinforce all the elements of the structure against this phenomenon, it seems rational to use other technics like specified strengthened connections. In this study, a novel connection is suggested to handle the stated phenomenon which is introduced as a passive connection. This connection enables the structure to tolerate the added loads after failing of the vertical element. To that end, two experimental models were constructed and thereafter tested in half-scale, one-story, double-bay, and bolted connections in three-dimensional spaces. This experimental study has been conducted to compare the ductility and strength of a frame that has ordinary rigid connections with a frame containing a novel passive connection. At last, parametric studies have been implemented to optimize the dimensions of the passive connection. Results show that the load-bearing capacity of the frame increased up to 75 percent. Also, a significant decrease in the displacement of the node wherein the column is removed was observed compared to the ordinary moment resisting frame with the same loads.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.306-316
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• 2002

This paper summarizes the results of full-scale cyclic seismic testing on four RBS (reduced beam section) steel moment connections. Key test variables were web bolting vs. welding and strong vs. medium PZ (panel zone) strength. The specimen with medium PZ strength was specially designed to mobilize energy dissipation from both the PZ and RBS region in a balanced way; the aim was to reduce the requirement of expensive doubler plates. Both strong and medium PZ specimens with web-welding were able to provide sufficient connection rotation capacity required of special moment frames, whereas specimens with web-bolting showed inferior performance due to the premature brittle fracture of the beam flange across the weld access hole. In contrast to the case of web-welded specimens, the web-bolted specimens could not transfer the actual plastic moment of the original (or unreduced) beam section to the column. If a quality welding for the beam-to-column joint is made as in this study, the fracture-prone area tends to move into the beam flange base metal within the weld access hole. Analytical study was also conducted to understand the observed base metal fracture from the engineering mechanics point of view.

• Steel and Composite Structures
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• 제15권1호
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• pp.81-101
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• 2013

In this paper a robust 2-noded connection element has been developed for modelling the bolted end-plate connection between steel beam and column at elevated temperatures. The numerical procedure described is based on the model proposed by Huang (2011), incorporating additional developments to more precisely determinate the tension, compression and bending moment capacities of end-plate connection in fire. The proper failure criteria are proposed to calculate the tension capacity for each individual bolt row. In this new model the connection failure due to bending, axial tension, compression and shear are considered. The influence of the axial force of the connected beam on the connection is also taken into account. This new model has the advantages of both the simple and component-based models. In order to validate the model a total of 22 tests are used. It is evident that this new connection model has ability to accurately predict the behaviour of the end-plate connection at elevated temperatures, and can be used to represent the end-plate connections in supporting performance-based fire resistance design of steel-framed composite buildings.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권3호
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• pp.501-512
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• 2016

High-strength structural bolts have been utilized for beam-to-column connections in steel-framed structural buildings. Failure of these components may be caused by the bolt shank fracture or threads stripping-off, documented in the literature. Furthermore, these structural bolts are galvanized for corrosion resistance or quenched-and-tempered in the manufacturing process. This paper adopted the finite element simulation to demonstrate discrete mechanical performance for these bolts under tensile loading conditions, the coated and uncoated numerical model has been built up for two numerical integration methods: explicit and implicit. Experimental testing and numerical methods can fully approach the failure mechanism of these bolts and their ultimate load capacities. Comparison has also been conducted for two numerical integration methods, demonstrating that the explicit integration procedure is also suitable for solving quasi-static problems. Furthermore, by using precise bolt models in T-Stub, more accurately simulate the mechanical behavior of T-Stub, which will lay the foundation of the mechanical properties of steel bolted joints.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권6호통권73호
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• pp.737-745
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• 2004

최근 구조물의 정확한 해석을 위하여 접합부의 강성에 반강접 개념이 도입되고 있다. 우리나라의 경우 반강접 접합부의 실험과 이론해석에 대한 연구가 산발적으로 진행되고 있으며, 체계적인 강구조설계를 진행할 정도의 연구성과를 내지는 못 한 상태이다. 그래서 스플릿-티(Split-Tee)를 이용한 접합부의 설계는 국내의 강종과 하중특성을 고려되지 못한 선진국의 연구자료에 의존하고 있는 실정이다. 본 논문은 F10T 고력볼트를 사용한 스플릿-티 접합부의 반강접 특성을 파악하고자, 기둥-보 접합부에 대한 반강접 연구 이전 단계로서 스플릿-티 인장접합부의 구조성능과 변형특성에 대해 실험을 통하여 규명하고자 한다. 플랜지 두께, 도장, 초기도입축력 및 하중가력패턴을 실험변수로 하였으며, 총 20개의 실험체를 제작하여 300ton UTM으로 인장실험을 수행하였다. 각 변수에 따른 스플릿-티 인장 접합부의 구조성능과 거동을 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.325-335
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• 2005

본 연구의 목적은 CFT각형기둥과의 접합에 성능이 개선된 합성 반강접 접합디테일을 제안하고 기둥-보 접합부의 단조가력시 역학적 거동을 보기 위함이다. 극한 거동에 결정적 영향을 끼치는 하부 접합부의 전단내력을 보강하고 시공성을 고려하여 합성 반강접 접합을 CFT구조 형식에 시도하여 CFT기둥-보 접합부의 접합디테일을 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 하부 보 플랜지 용접접합(M-2)을 기존 합성 반강접 접합상세인 시트앵글접합(M-1)과 비교/검토하였다. 두 개의 실대형 CFT기둥-보 합성 반강접 접합부 실험체에 대한 단조가력실험을 수행하였다. 실험 결과, 제안형인 하부 보플랜지 용접접합된 실험체는 강접합된 철골보의 약 85%의 강성을 확보하였다. 이는 기존형 실험체와 거의 동일하였으며, 반강접으로 분류됨을 확인할 수 있었다. 제안형 실험체가 웨브 접합부에서 볼트지압에 의한 전단파괴가 발생하였으나 파단 직전까지는 슬래브 연성파괴가 일어난 기존형 실험체와 유사한 거동을 보였다. 슬래브 보강근에 의해 충분한 강성 및 내력이 확보되며, 웨브부분의 강관내의 앵커보강에 의해 전소성모멘트에 상응하는 내력 및 변형성능이 확보되어 충분한 연성거동을 보이는 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.365-375
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• 2004

이 연구에서는 FEM 해석을 통하여 파형강판 이음부의 강도 및 응력분포 특성에 관한 축방향 겹침길이 및 볼트간격의 영향 등을 검토하였다. 파형강판의 항복강도비($P/P_y$) 및 항복 후의 강도상승률은 축방향 겹침길이가 30mm일 때 가장 유리하게 되며, 현행의 제작기준에 의한 겹침길이는 매우 안전측의 값이 된다. 또한 파형강판 이음부의 강도특성은 볼트배치 방법에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다. 즉, 볼트가 지그재그로 배치되어있는 표준형의 경우에는 주로 원둘레방향의 연단거리만이 강도에 영향을 미치게 되며, 볼트가 일렬로 배치되어있는 대골형의 경우에는 원둘레방향 연단거리와 볼트중심간격 모두 강도특성에 영향을 미치게 된다. 이 연구에서는 이상의 해석결과로부터 구한 강도특성 및 응력분포특성을 기초로 하여 현행의 파형강판 이음부 제작기준에 대한 타당성을 검토하였다.