다양한 웨브강판 상세에 따른 골조강판벽의 구조성능

박홍근,최인락,전상우,김원기,Park, Hong Gun,Choi, In Rak,Jeon, Sang Woo,Kim, Won Ki 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.1

웨브강판의 상세에 따른 골조강판벽의 거동특성을 연구하기 위하여 실험 연구를 실시하였다. 실험체는 웨브강판에 스티프너를 사용하지 않은 3층 골조강판벽을 1/3 축소모델로 제작하였다. 주요 실험 변수는 골조와 웨브강판의 연결 상세로서, 용접접합과 볼트접합, 강판의 용접부위 및 길이, 연결강판벽이다. 골조강판벽 실험체들은 대체로 실험변수와 관계없이 우수한 강도, 변형능력 그리고 에너지소산능력을 나타냈다. 다만, 볼트접합을 사용한 강판벽은 강판의 전 모서리를 용접한 강판벽보다 다소 작은 변형능력을 나타냈다. 이러한 결과는 시공성과 경제성 향상을 위해 강판 구조성능의 큰 손실 없이 다양한 상세를 사용할 수 있음을 보여주었다. 본 연구의 실험결과와 해석결과를 토대로 다양한 상세를 갖는 강판벽 실험체의 강도 및 에너지소산능력을 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. In this study, we performed an investigation on the variations in the structural capacity of steel plate walls with various infill plate details. Five three-story plate walls with thin web plates were tested. Parameters for the test specimens were the connection details between the moment frame and infill plates, such as weld and bolt connections, the location and length of weld connection, and coupling wall. Regardless of the details of infilled steel plate, the steel plate wall specimens showed excellent initial stiffness, strength, and energy dissipation capacity. However, the wall with bolt-connected infill plates showed slightly low deformation capacity. This result showed that for workability and cost efficiency,various wall details can be used in practice without causing a significant decrease in the structural capacity of steel plate walls. A method for making projections on strength and energy dissipation capacity of steel plate wall specimens with various details was developed.

파형강판의 최적단면 결정

나호성(Na Ho-Sung),최동호(Choi Dong-Ho),유훈(Yoo Hoon) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.3

본 연구는 국내에서 사용되고 있는 대표적인 파형강판 단면에 대하여 구조적 성능을 검토해 본 후, 현재 국내 제강업체에서 생산 가능한 최대 강판 폭을 고려한 최적 형상의 파형강판 단면을 제안하였다. 파형강판 단면의 검토에는 AISI(1986)를 사용하여 강판의 전단력과 모멘트를 고려하여 최적 단면의 역학적 한계를 정하였고, 성형성과 형상, 성형 후의 강판의 폭과 성형 전의 강판의 폭의 비율을 고려하여 기하학적 한계를 정하였다. 기존 파형강판에 본 연구에서 개발한 최적단면 탐색 알고리즘을 적용하여 강판의 성능을 검토 해본 결과, 굽힘반지름이 76㎜이고, 내부굽힘각이 50° 부근에서 허용하중과 단면이차모멘트가 가장 큰 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한 현재 국내의 강판 제작성을 고려하여 강판폭 1,550㎜, 길이 4,700㎜의 SS490 강재를 사용하여 최적 단면 탐색 알고리즘을 적용한 결과, 기존 파형강판보다 두 배 이상의 성능을 발휘할 수 있는 새로운 단면들을 개발하였다. In this paper, after studying structural performance for the representative corrugated steel plate used in Korea, we proposed the optimum shape for section of corrugated steel plate considering a width of steel plates that can be produced currently in the factory. Using AISI(1986) in examination for the performance of the corrugated steel plate, we determined the mechanical limit of the optimum sections considering shear force and bending moment of corrugated steel plate and also determined the geometric limit of them considering formability, shapes and ratio between width of steel plate before forming and that after forming. As a result of examination for performance of steel plate applying algorithm for searching optimal sections algorithm developed in this study to the existing representative corrugated steel plate, allowable force and moment of inertia indicated the maximum values at bending radius 76㎜ and internal bending angle 50°. And as an application result of the optimum design system that used SS490 with 1,550㎜ of width and 4,700mm of length considering current production situation in Korea, we developed the new section with more than 2 times of structural performance comparing with existing corrugated steel plate.

주기하중을 받는 골조강판벽의 실험연구

박홍근,곽재혁,전상우,김원기,Park, Hong Gun,Kwack, Jae Hyuk,Jeon, Sang Woo,Kim, Won Ki 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.6

스티프너가 없는 얇은 강판을 사용한 골조강판벽 시스템에 대한 실험연구를 실시하였다. 1경간 3층의 골조강판벽에 주기횡하중을 재하하였으며, 주요한 실험 변수는 강판의 두께, 기둥의 강도이다. 실험결과를 이용하여 강판벽의 강도, 변형능력, 에너지 소산능력을 연구하였으며, 이를 토대로 골조강판벽의 파괴메카니즘을 분석하였다. 실험결과, 얇은 강판을 사용하는 골조강판벽은, 높은 강도, 낮은 연성능력, 캔틸레버거동특성을 나타내는 일반적인 가새골조나 스티프너 보강된 강판벽과는 여러 면에서 다른 거동특성을 나타낸다. 골조강판벽에서는 강판의 조기국부좌굴과 인장응력장 작용이 발생하면서, 전 층에 고르게 항복변형이 분포된다. 이로 인하여 변형형태는 휨변형과 전단변형의 복합형태를 나타내며, 우수한 강도 및 에너지 소산능력과 연성모멘트 골조에 버금가는 변형능력을 나타내었다. 그러나 일반적인 가새골조와는 달리 보, 기둥 등의 골조부재는 강판의 인장응력장을 지지할 수 있도록 설계되어야 하며, 따라서 기둥의 강도가 작고 콤팩트 단면을 사용하지 않은 경우에는 약층현상이 발생하며 강도가 급격히 저하되었다. 얇은 강판을 사용하는 골조강판벽은 일반적인 가새골조나 스티프너 보강 강판벽과는 차별되는 우수한 변형능력을 갖고 있으므로 연성내진구조시스템으로 활용할 수 있다. Experiments were performed to study the cyclic behavior of framed steel walls with thin web plates. Five specimens of single-bay and three-story steel plate walls were tested for cyclic lateral load. The parameters for the test specimens included the plate thickness and the column strength. Based on the test results, the strength, deformability, and energy dissipation capacity of the framed steel walls were studied. The test results showed that the behavioral characteristics of the framed steel walls with thin web plates were different in many aspects from those of the conventional braced frame, and the steel wall with a stiffened web plate exhibited cantilever action, high strength, and low ductility. With the framed steel plate walls, local plate buckling and tension-field action developed in the thin web plates, and plastic deformation was uniformly distributed along the wall's height. As a result, the framed steel plate walls exhibited combined flexural and shear deformation, but they also showed high strength and energy dissipation capacity. Moreover, such walls have high deformability, which was equivalent to that of the conventional moment frame. Frame members such as columns and beams, however, must be designed to resist the tension-field action of the thin web plates. If the column does not have sufficient strength, and if its sections are not compact enough, the overall strength of the framed steel wall might be significantly decreased by the development of the soft-story mechanism. The framed steel walls with thin web plates have advantages, such as high deformability and high strength. Therefore, they can be used as ductile elements in earthquake-resistant systems.

등이축인장 모드 변형시 알루미늄 포일 접착강판의 박리한계 예측

이찬주(Chan Joo Lee),손영기(Young Ki Son),이정민(Jung Min Lee),이선봉(Seon Bong Lee),변상덕(Sang Deog Byun),김병민(Byung Min Kim) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.4

알루미늄 포일 접착강판은 접착제를 이용하여 알루미늄 포일을 드로잉용 GI 강판 위에 접착시킨 강판이다. 알루미늄 포일의 박리현상은 알루미늄 포일 강판의 주된 성형불량 중의 하나이다. 본 연구에서는 가전제품의 외관에 활용되는 알루미늄 포일 접착강판의 박리한계를 규명하였다. 알루미늄 포일 접착강판의 박리는 알루미늄 포일과 강판의 접착강도에 의해 결정된다. 알루미늄 접착강판의 박리와 접착강도와의 관계를 분석하기 위해 CZM 을 활용하여 알루미늄 포일 접착강판의 계면접착력에 따른 알루미늄 포일 박리변형률의 변화를 분석하였다. 해석결과, 박리발생의 주원인은 강판의 변형 중 접착계면에서 발생하는 전단응력에 의해 박리가 발생함을 확인하였다. 또한 알루미늄 포일 접착강판의 계면접착력을 측정하여 강판의 등이축인장모드인 스트레치 변형에 따른 박리가 발생하는 한계변형률을 도출하였다. 도출된 알루미늄 포일 접착강판의 박리 한계는 에릭슨 시험을 통해 검증하였다. An aluminum foil-laminated sheet is a laminated steel sheet on which aluminum foil is adhesively bonded. It is usually used on the outer panel of home appliances to provide an aluminum feeling and appearance on the surface of the product. The delamination of aluminum foil is one of the main problems during the stretch forming process. The purpose of this study is was to determine the delamination limit of an aluminum foil-laminated sheet in the stretch forming process. The delamination was dependent on the bonding strength between aluminum foil and steel sheet. The fracture behavior of the interface between the aluminum foil and the steel sheet was described by a cohesive zone model. A finite element was conducted with the cohesive zone model to analyze the relationship between the delamination limit and the bonding strength of the interface. The interface bonding strength was evaluated by lap shear and T-peel test. The delamination limit of the aluminum foil-laminated sheet was determined by using the bonding strength of the steel sheet. The delamination limit was also verified by the Erichsen test.

매입강판 용접열에 의한 고강도 콘크리트 접합부 구조성능영향평가에 관한 실험적 연구

정경수,김기면,김도환,김진호 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.5

In a super-tall building construction, thick and large-sized embed plates are usually used to connect megastructural steel members to RC core wall or columns by welding a gusset plate on the face of the embed plate with T-shape. A large amount of heat input accumulated by weld passes causes the plates to expand or deform. In addition, the temperatureof concrete around the plates also could be increased. Consequently, cracks and spalls occur on the concrete surface. In thisstudy, the effect of weld heat on embed plates and 80MPa high strength concrete is investigated by considering weld position(2G and 3G position), edge distance, concrete curing time, etc. Measured temperature of the embed plates was compared withthe transient thermal analysis results. Finally, push-out tests were performed to verify and compare the shear studs capacityof the embed plate with design requirement. Test result shows that the shear capacity of the plate is reduced by 14%-19%due to the weld heat effect and increased as the concrete curing time is longer. 초고층 건축물의 RC 코아벽체 선행공법에서는 일반적으로 벽체와 철골보사이의 접합을 위해 강판을 벽체에 매입설치한다. 코어벽체에 설치한 매입강판에 철골보를 접합하기 위해서는 거셋플레이트(또는 단일판)을 사용하여 매입강판에 T-형으로 용접한다. 이에 용접입열에 의해서 매입강판은 열팽창과 용접변형이 발생하고 매입강판 주변 콘크리트 온도상승을 주어 구조적 안정성 평가가 필요하다. 이에, 본연구에서는 매입강판과 거셋플레이트 사이의 용접자세(수평 및 수직자세), 콘크리트 타설후 용접시점 및 매입강판의 연단거리에 따른 매입강판 배면온도를 계측 하였다. 또한, 비정상 온도해석을 통하여 실험결과와 비교하였다. 다음으로 매입강판에 스터드앵커 접합한 후, Push-out 실험을 통한 구조성능을 조사하였다. 전단실험 결과 매입강판 용접열영향에 대해서 용접에 따른 최대하중은 14∼19% 이내로 감소하였으며,콘크리트 타설 후 용접시점에 따른 영향으로 타설 후 재령이 길수록 최대하중은 상승함을 알 수 있었다.

전단지배 강판벽의 연성능력

박홍근,최인락,전상우,김원기,Park, Hong Gun,Choi, In Rak,Jeon , Sang Woo,Kim, Won Ki 한국강구조학회 2006 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.18 No.4

얇은 웨브강판을 사용한 전단지배 강판벽의 최대 에너지소산능력 및 연성능력을 연 구하기 위한 실험 연구를 실시하였다. 이를위해서 얇은 강판을 사용한 3층 골조 강판벽 실험을 수행하였다. 주요 실험 변수는 강판의 형상비와 기둥 단면의 전단강도이며, 골조 강판벽 시스템의 상대적 비교를 위해 중심가새골조 및 모멘트저항골조와의 비교실험을 실시하였다. 골조 강판벽 실험체는 중심가새골조와 모멘트저항골조 실험체에 비하여 매우 우수한 연성도와 에너지소산능력을 나타냈다. 따라서 전단지배형 골조강판벽은 큰 강도, 강성 및 변형능력을 동시에 달성할 수 있는 이상적인 내진구조시스템으로 사용할 수 있다. 전단지배 강판벽의 주기거동을 예측하기 위하여, 본 연구의 실험결과와 기존 실험결과를 토대로 강판벽의 에너지소산능력을 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. An experimental study was performed to investigate the maximum energy dissipation and the ductility capacity of shear-dominated steel plate walls with thin web plates. Three specimens of three-story plate walls with thin web plates were tested. The parameters for the test specimens were the aspect ratio of the web plate and the shear strength of the column. A concentrically braced frame and a moment-resisting frme were a also tested for comparison. The steel plate walls exhibited much better ductility and energy dissipation capacity than the concentrically braced frame and the moment-resisting frame. The results showed that unlike other structural systems, the sh as well as strength, and can therefore be used as an effective earthquake-resisting system. A method of predicting the energy dissipation capacity of a steel plate wall was proposed.

매입강판 용접열에 의한 고강도 콘크리트 접합부 구조성능 영향평가에 관한 실험적 연구

정경수,김기면,김도환,김진호,Chung, Kyung Soo,Kim, Ki Myon,Kim, Do Hwan,Kim, Jin Ho 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.5

초고층 건축물의 RC 코아벽체 선행공법에서는 일반적으로 벽체와 철골보사이의 접합을 위해 강판을 벽체에 매입설치한다. 코어벽체에 설치한 매입강판에 철골보를 접합하기 위해서는 거셋플레이트(또는 단일판)을 사용하여 매입강판에 T-형으로 용접한다. 이에 용접입열에 의해서 매입강판은 열팽창과 용접변형이 발생하고 매입강판 주변 콘크리트 온도상승을 주어 구조적 안정성 평가가 필요하다. 이에, 본 연구에서는 매입강판과 거셋플레이트 사이의 용접자세(수평 및 수직자세), 콘크리트 타설후 용접시점 및 매입강판의 연단거리에 따른 매입강판 배면온도를 계측 하였다. 또한, 비정상 온도해석을 통하여 실험결과와 비교하였다. 다음으로 매입강판에 스터드앵커 접합한 후, Push-out 실험을 통한 구조성능을 조사하였다. 전단실험 결과 매입강판 용접열영향에 대해서 용접에 따른 최대하중은 14~19% 이내로 감소하였으며, 콘크리트 타설 후 용접시점에 따른 영향으로 타설 후 재령이 길수록 최대하중은 상승함을 알 수 있었다. In a super-tall building construction, thick and large-sized embed plates are usually used to connect mega structural steel members to RC core wall or columns by welding a gusset plate on the face of the embed plate with T-shape. A large amount of heat input accumulated by weld passes causes the plates to expand or deform. In addition, the temperature of concrete around the plates also could be increased. Consequently, cracks and spalls occur on the concrete surface. In this study, the effect of weld heat on embed plates and 80MPa high strength concrete is investigated by considering weld position (2G and 3G position), edge distance, concrete curing time, etc. Measured temperature of the embed plates was compared with the transient thermal analysis results. Finally, push-out tests were performed to verify and compare the shear studs capacity of the embed plate with design requirement. Test result shows that the shear capacity of the plate is reduced by 14%-19% due to the weld heat effect and increased as the concrete curing time is longer.

지중강판 구조물에서 볼트 균열 발생에 영향을 미치는 인자 분석

이종구(Lee Jong Ku),조성민(Cho Sung Min),이종관(Lee Jong Gwan),윤태양(Yoon Tae Yang) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 C Vol.27 No.2

파형강판을 볼트 연결하여 시공하는 지중강판 구조물의 일부에서 길이 방향 강판 이음부의 볼트부에 균열이 발생하는 사례가 보고되고 있어, 이에 대한 원인 분석과 대책 마련이 필요하게 되었다. 개스킷, 와셔, 볼트홀 돌출부, 볼트배열 등 볼트 이음부의 거동에 영향을 미칠 수 있는 여러 가지 인자들에 대하여 볼트부 균열에 대한 영향 파악을 위해 파형강판 이음부 압축시험과 휨시험을 실시하였다. 시험결과, 개스킷, 와셔 돌출부들은 이음부 거동에 약간의 영향을 미칠 수는 있어도 볼트부 균열과 직접적인 연관성을 없는 것으로 나타났지만 볼트배열은 균열에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타나 현재 방수를 위하여 2종류의 배열을 혼용하여 시용하는 강판 조립방식을 개선할 필요가 있는 것으로 나타났다. 또한, 개스킷은 이음부 거동에 미치는 영향이 크지 않은 것으로 나타나 방수를 위하여 적용하여도 무방한 것으로 나타났으며 볼트부 돌출부도 이음부 거동에 미치는 영향이 거의 없는 것으로 나타났다. 와셔는 이음부에서의 휨성능을 다소 향상시키는 역할을 하지만 그 효과가 크지 않고 강판두께가 두꺼운 경우에는 볼트 전단파괴를 유도하여 이음부 압축성능을 저하시키는 역할을 할 수 있으므로 적용에 유의하여야 하는 것으로 나타났다. Recently, the bolt hole tears were occurred at the longitudinal bolted lap joint of some soil steel structures made of corrugated steel plates. Various factors including attachments of the gasket and the washer, surface of the bolt hole, and bolt arrangements gave rise to discussion about how much each one could affect the bolt hole tears. The compression and bending tests are carried out the bolted lap joints to investigate the effect of gasket, washer, detect, and bolt arrangement. The tests showed that correct lap joint didn't show any bolt hole tearing with the considerable flexural ductility regardless of gasket and washer. In the incorrect lap joint, however, tearing of the corrugated plates always occurred shortly after the maximum moment was reached. Therefore, it is highly recommended that only correct joint lap be used. The use of gasket was considered acceptable showing only a little effect on the flexural behavior, but the washer was doubtful about its beneficial effect because it could give a reduced joint compressive strength when the relatively thick corrugated steel plates are used.

대골형 파형강판의 보강형태에 따른 휨강도 평가 실험 연구

박영석,장종민,박연철 한국강구조학회 2018 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.30 No.6

Experimental study was conducted to verify the flexural strength of deep corrugated steel beam using SS315 steel for various types of reinforcement. Single corrugated plate and four types of reinforcements were considered. For rib or sandwich reinforced corrugated plates, effect of bolt spacing or number of connection bolts were minor. Flexural strength of rib and sandwich reinforced corrugated plate were about two times higher than the flexural strength of single corrugated plate. For concrete-filled rib reinforce corrugated plates, effect of stud spacing and the compressive strength of concrete was negligible. Flexural strength of the concrete-filled rib reinforced corrugated plates was about 3.7 times higher than that of single corrugated plate. SS315 강재를 사용한 대골형 파형강판의 보강 형태 별 휨강도를 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 단일 강판과 네 종류의 보강 방식을 고려하였다. 리브 보강 강판의 경우 볼트 간격, 샌드위치 보강 강판의 경우 체결 볼트 개수, 리브 보강 일반 콘크리트 충전 강판의 경우 스터드 유무 및 간격을 달리하여 휨강도 실험을 실시하였다. 단일 강판의 휨강도와 비교하여 리브 보강 강판과 샌드위치 보강 강판은 각각 약 2.0배와 1.9배의 휨강도 증가를 확인하였다. 콘크리트를 충전한 리브 보강 강판의 경우 스터드의 유무 또는 스터드 간격 그리고 콘크리트의 강도가 휨강도에 미치는 영향은 제한적인 것을 확인하였고, 단일 강판의 휨강도 대비 약 3.7배의 휨강도 증가를 확인하였다.

파형강판 볼트 이음부의 피로성능에 관한 실험적 연구

오홍섭 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.2

파형강판 구조물은 강판 세그먼트를 현장에서 볼트연결하고, 양질의 뒷채움 시공을 통해 시공성을 높일 수 있기 때문에 최근 생태통로,소규모 교량 및 관로 등에 폭넓게 시공되고 있다. 본 연구는 휨하중을 받는 볼트연결된 파형강판 세스먼트의 정적 및 피로거동을 실험적으로 분석하였다. 피로거동을 분석하기 위하여 볼트 직경, 와셔와 같은 연결부 상세를 실험변수로 하였으며, 실험에 사용된 실험체의 파형의제원은 400x150 mm이다. 정적실험 결과 모든 실험체의 실험 극한강도가 이론강도보다 높게 나타났으며, 강판의 지압 및 상부강판 볼트구멍의 찢김에 의해 파괴되었다. 6mm와 7mm 강판에 대하여 하중범위 209kN에서 517kN사이로 피로실험을 수행하였으며, 실험결과 정적파괴시의 강판지압과 찢김파괴에서 피로실험시에는 강판지압과 볼트 전단의 형태로 변화하였으며, 2백만회 피로한계는 대략 85MPa로 분석되었다. Corrugated steel plate structure, which is built by assembling corrugated steel plate segments with bolts on site and filling thesurroundings with quality soil, is widely used for buried structures as a eco-corridors, small bridges, and closed conduits. This experimental study is dealt with the static and fatigue performance of bolt connected corrugated steel plates under flexural loading. The experimental variables to verify the fatigue performance are bolt diameters and detailing of connection such as washer and thecorrugation dimension of specimens has a 400x150 mm. The experimental ultimate strength of specimens under static loading washigher than the theoretical strength and all specimen failed by a bearing and tearing failure of bolt hole of upper plate. Therefore,a fatigue tests of specimens had 6.0mm and 7.0mm thickness was conducted in which the load range was up to 209kN and 516kN, respectively. From the fatigue test, failure patterns are changed from plate bearing and tearing which is a typical failure pattern of static failure to a bearing failure of plate and shear failure of bolt, and experimental fatigue limit at 2x106cycles is about 85MPa.