전단탭이 없는 상·하부 스플릿 티 접합부의 접합부상세 제안

양재근,이형동,김용범,배다솔,Yang, Jae Guen,Lee, Hyung Dong,Kim, Yong Boem,Pae, Da Sol 한국강구조학회 2015 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.27 No.5

상 하부 스플릿 티 접합부는 보-기둥 모멘트 접합부로써 T-stub 플랜지의 두께, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트의 개수 및 직경 등의 영향에 따라서 상이한 거동특성을 나타낸다. 상 하부 스플릿 티 접합부는 일반적으로 접합부에 작용하는 휨모멘트는 T-stub이 지지하고 전단력은 전단탭이 지지하는 것으로 이상화되어 설계되고 있다. 그러나 중 저층 규모의 강구조물에 상 하부 스플릿 티 접합부가 적용되는 경우, 작은 규격의 보 부재가 적용될 수 있기 때문에 보 웨브에 전단탭을 설치하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이 연구는 이와 같이 보 웨브에 전단탭을 설치할 수 없는 기하학적 형상을 갖는 상 하부 스플릿 티 접합부가 충분한 전단력 지지능력을 갖도록 하는 접합부 상세를 제안하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 상 하부 스플릿 티 접합부에 대한 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하였다. A double split tee connection, which is a beam-column moment connection, shows different behavioral characteristics under the influences of the thickness of a T-stub flange, a high-strength bolt gauge distance, and the number and diameter of a high-strength bolt. A double split tee connection is idealized and designed that a flexural moment normally acting on connections can be resisted by a T-stub and a shear force by a shear tap. However, where a double split tee connection is adopted to a low-and medium-rise steel structure, a small-sized beam member can be adopted. Then, a shear tab may not be bolted to the web of a beam. This study was conducted to suggest the details of a connection to secure that a double split tee connection with a geometric shape has a sufficient capacity to resist a shear force. To verify this, this study was conducted to make a three-dimensional nonlinear finite element analysis on a double split tee connection.

전단탭이 없는 상·하부 스플릿 티 접합부의 접합부상세 개발

양재근,김용범,Yang, Jae Guen,Kim, Yong Boem 한국강구조학회 2016 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.28 No.1

The double split tee connection, a type of beam-to-column moment connection, exhibits different behavioral characteristics according to changes in the thickness of the T-stub flange, the gauge distance of the high-strength bolt, and the number and diameter of high-strength bolts. In general, the double split tee connection is idealized and designed so that a T-stub fastened to the top and bottom supports a flexural moment, and a shear tab supports a shear force. However, if the double split tee connection is applied to low-and medium-rise steel structures, the size of the beam member becomes small, and thus the shear tab cannot be bolted to the web of a beam. In this regard, this study was conducted to propose connection details to ensure that the double split tee connection with a geometric shape can display sufficient shear resisting capacity. To this end, experiments were conducted using full-scale specimens for the double split tee connection. 상 하부 스플릿 티 접합부는 보-기둥 모멘트 접합부의 한 형태로 T-stub 플랜지의 두께, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트의 개수, 고장력볼트의 직경 등의 변화에 따라서 상이한 거동특성을 나타낸다. 상 하부 스플릿 티 접합부는 일반적으로 상 하부에 체결된 T-stub이 휨모멘트를 지지하고 전단탭이 전단력을 지지하는 것으로 이상화하여 설계되고 있다. 그러나 중 저층 강구조물에 상 하부 스플릿 티 접합부가 적용되면 보 부재의 규격이 작아지므로 보 웨브에 전단탭을 설치할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이 연구는 이와 같이 보 웨브에 전단탭 설치가 어려운 기하학적 형상을 갖는 상 하부 스플릿 티 접합부가 충분한 전단력 지지능력을 발현하도록 하는 접합부상세를 제안하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 상 하부 스플릿 티 접합부에 대한 실험체를 제작하여 실물대 실험을 수행하였다.

기존 용접형 철골 박스기둥 접합부의 내진성능

김태진 한국지진공학회 2006 한국지진공학회논문집 Vol.10 No.1

본 연구에서는 1994년 미국 노스리지 지진 이전에 건설된 기존 철골 건물의 용접형 철골 박스기둥과 보 접합부의 내진성능을 반복재하 실험에 의해 평가하였다. 실험결과에 의하면 노스리지 지진 이전 접합상세를 갖는 박스기둥과 보 접합부에서도 H-형강 기둥과 보 접합부 실험결과와 유사하게 취성파단이 발생하였다. 하지만, 박스기둥과 보 접합부에서의 플랜지 응력전달 경로가 H-형강 기둥과 보 접합부에서의 것과 상당한 차이가 있고 또한 박스기둥의 형상에 따라 균열 전파의 형태가 다를 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 용접형 철골 박스기둥과 보 접합부의 내진성능을 향상시키기 위해서는 H-형강 기둥과 보 접합부에 대한 기존 연구결과를 그대로 적용하기보다는 박스기둥에 적합한 접합부의 보강상세 개발이 요구된다. In this study the seismic performance of welded steel moment connections to built-up box columns in the existing building built before 1994 Northridge earthquake was evaluated by cyclic tests. According to the test results, the pre-Northridge steel moment connections to the box columns also suffered from brittle fracture similar to that in the H-shaped column connections. However, the flange force transfer mechanism of the box column connections was substantially different from that of the H-shaped column connections, and the patterns of crack propagation may be changed due to the shape of the box column. Therefore, it is required to develop proper details for the box column connections instead of using the research results for H-shaped column connections in order to enhance the seismic performance the connections.

RBS 철골모멘트접합부의 내진거동평가를 위한 반복재하 실물대(實物大) 실험

이철호,김진호,전상우 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.4

paper summarized the results of a full-scale cyclic seismic testing on four reduced beam section (RBS)steel moment connections. Specifically, these tests addressed a bolted web versus a welded web connection and strong versus medium panel zone (PZ) strength as key test variables. with medium PZ strength were designed to promote balanced energy dissipation from both PZ and RBS regions, in order to reduce the requirement for expensive doubler plates. Both strong and medium PZ specimens with welded web connection were able to provide suficient connection rotation capacity required of special moment-resisting frames. On the other hand, specimens with bolted web connection performed poorly due to premature britle fracture of the beam flange at the weld access hole. Unlike the case of web-welded specimens, specimens with cheaper bolted web connection not transfer the actual plastic moment of the original (or unreduced) beam section to the column. No fracture occurred within the beam groove welds of any connection in this testing program. If fracture within the beam flange groove weld is avoided by using quality welding procedure as in this study, the fracture issue tends to move into the beam flange base metal at the weld access hole. Supporting analytical study was also conducted in order to understand the observed base metal fracture from the engineering mechanics perspective. 본 논문은 4개의 RBS 철골모멘트 접합부에 대한 반복재하 실물대 (實物大) 실험결과를 요약한 것이다. 주요 실험변수는 기둥과보의 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 경우 이다. 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 전달하기에 어려운 것으로 나타났다 . 본 연구에서 적용된 것과 같이 양질의 용접시공에 의해 일단 그루브 용접부 자체의 취성파괴 문제가 해결되고 나면 , 용접접근공내에 위치한 보플랜지 모재의 파단이 다음의 문제로 대두됨을 알 수 있다 . 용접접근공 내의 보 플랜지 파단문제를 역학적인 측면에서 이해하는데 도움이 되는 해석적 연구도 수행되었다 .

역타공법에 적합한 Y형 플레이트 형식 CFT기둥-H형강보 접합부의 구조성능평가

최창식,정형석,송희,최현기 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

최근 도심지에서 이루어지는 건축공사의 대부분은 재개발 및 재건축으로 인한 중.소규모 형태의 건축공사이다. 또한, 한정된 토지의 효율적인 이용을 위하여, 지하층 공사가 고심도화 되고 있다. 이러한 이유로 도심지 공사에서는 역타공법을 많이 적용하고 있으며, 이에 대한 많은 기술 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CFT 강관기둥을 이용한 철골조 역타공법 개발을 위하여 Y형 플레이트를 이용한 지하층 CFT기둥과 H형강보의 접합상세를 제안하였으며, 이에 대한 구조성능 평가를 수행하였다. Y형 플레이트를 이용한 접합상세의 효율적인 구조설계를 위하여, 구조성능에 영향을 줄 수 있는 다양한 형태의 영향 변수를 설정하고, 각각의 변수들에 대한 영향력 평가를 위하여 유한요소해석을 수행하였다. 도출된 결과를 바탕으로 효율적인 Y형 플레이트 접합 상세를 제시하였다. 또한, 각 변수들의 영향력을 검증하기 위하여, 실물 크기로 접합부 실험체를 제작하여 각 변수들에 대한 제안된 접합상세의 내력 및 변형 능력을 평가하였다. 성능평가 결과, Y형 플레이트를 이용한 CFT기둥과 H형강보의 접합상세의 구조성능은 우수한 것으로 나타났으며, 역타공법을 적용하는 도심지 건축공사에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

춤이 큰 하이브리드 합성보와 SRC기둥 접합부의 내진성능에 관한 연구

김성배,전용한,조성현,최영한,김상섭,Kim, Sung Bae,Jeon, Yong Han,Cho, Seong Hyun,Choi, Young Han,Kim, Sang Seup 한국강구조학회 2017 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.29 No.2

본 연구는 춤이 큰 하이브리드 합성보의 1차 휨 성능 평가 후, 2차 연구로써 춤이 큰 하이브리드 합성보와 기둥 접합부의 내진성능평가 실험이다. 실험 변수는 보 춤, 부모멘트 철근 수, 브라켓과 보 이음부의 볼트 수 등으로 3개의 실험체를 제작하였다. 접합부 상세는 기둥에 브라켓을 접합 후, 브라켓에 하이브리드 보를 이음하였다. 브라켓과 보 이음은 하부와 웨브는 볼트접합, 상부는 용접접합하였다. 실험결과 내력은 정 부모멘트 모두 소성모멘트($M_p$) 이상을 확보하였으며, 변형능력은 3% 이상의 층간변위각을 확보하여 합성중간모멘트골조의 요구조건을 만족하는 것으로 나타났다. 그러므로 춤이 큰 하이브리드 합성보에 철골철근콘크리트 기둥을 적용하는 경우 본 연구결과의 접합부상세를 적용하면, 중간모멘트골조의 내진성능을 확보할 수 있다고 판단된다. This study is a secondary study that is a cyclic seismic test of High depth hybrid composite beam and column connection after the primary bending strength test of a high depth Hybrid composite beam. Total of 3 seismic test specimens were prepared to cyclic test. The bracket and beam web spliced by high strength bolt and the bracket and beam upper flange was spliced by welding. Test results showed that the seismic strength was higher than the plastic moment($M_p$) in the positive negative moment section, the requirement of composite intermediate moment frame wes satisfied. Therefore, the requirement of intermediate moment frame can be secured by applying the details of connection of this study results.

수평스티프너를 이용한 철골 기둥-보 약축접합부 상세 개발에 관한 연구

이도형,함정태,김성배,김영호,김상섭,Lee, Do Hyung,Ham, Jeong Tae,Kim, Sung Bae,Kim, Young Ho,Kim, Sang Seup 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.5

The strong beam-to-column axis connections in steel structures have been studied for a long time to develop the strength and resistance of the connections. There have been very few studies, however, related to weak axis connections. Domestically, the bracket-type connection is commonly used in weak axis connections to elevate the efficiency of the constructions when the steel structures are constructed. The bracket-type connection detail has been applied moderately to weak axis connections. Therefore, the bracket-type connection in weak axis connections might be brittle and over-designed. The results of this study showed that the welding on the web of the column and the beam was unnecessary. In addition, this study confirmed that the new weak axis connection proposed in this study was superior to the previous connection in terms of strength and ductility. 철골 기둥-보 강축 접합부에 대한 연구는 그 동안 국내외에서 오랜 기간 연구가 진행되어 내진성능 및 접합부의 강도를 개선시킬 수 있는 많은 접합 형식이 개발되어 사용 중에 있으나, 약축 접합 형식에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 또한 현재 국내에서는 시공성을 고려하여 기존의 브라켓형식 용접 접합부를 선호하고 있으나, 용접량이 많아 취성적인 거동이 우려되며 과대 설계된 경향이 있다. 본 연구의 실험 결과에서 기존 브라켓 형식 용접접합은 용접량이 과도한 것으로 나타났으며, 기둥 웨브와 보의 웨브의 용접은 불필요한 것으로 판단된다. 그리고 본 연구에서 제안한 새로운 기둥-보 약축 접합형식들에 대한 실험 결과에서 기존 브라켓형식 용접접합보다 우수한 내력 및 연성을 보유하여 구조적으로 안전함을 확인할 수 있었다.

보-기둥 접합부의 방폭성능에 관한 해석적 연구

임광모,이주하 한국방재학회 2015 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.14 No.-

폭발사고나 테러 등이 증가함에 따라 구조물 방폭성능의 요구가 증가되고 있다. 국내에서도 폭발사고 등에 대비하기 위한 방폭구조물의 수요가 증가할 것이며, 이를 위해서는 다양한 측면의 관련 연구가 수행되어야 할 것이다. 본 연구에서는 철근상세가 보-기둥 접합부의 방폭성능에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 표준 시험체는 보-기둥 설계매뉴얼을 바탕으로 정하중에 대해 설계되었으며 이 외에 철근상세에 따른 영향을 분석하기 위해 휨, 전단, Diagonal철근 등이 보강된 시험체와 비교하였다. 접합부의 방폭성능을 평가하기 위해 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA에 의한 해석적 연구가 수행되었다. 해석결과는 시험체의 파괴형상, 변형, 지점회전각 그리고 철근의 응력을 포함하고 있다. 추가적인 휨철근이 보강된 시험체의 방폭성능을 표준 시험체와 비교하여 큰 차이를 보이지 않았으나, Diagonal 철근이 보강된 시험체는 보 영역에서 발생하는 소성힌지영역을 이동시켜 접합부의 안전성을 확보하는 등 방폭성능을 향상시켰다. 따라서 동일한 철근비에서 휨철근보다 Diagonal철근이 폭발하중에 더 효율적으로 저항하는 것을 확인하였다. 이에 더하여 전단철근이 배근된 시험체는 우수한 방폭성능을 보였으며, 이를 통해 폭발하중을 받는 콘크리트 구조에서 휨 성능과 함께 전단성능 역시 중요한 고려사항임을 확인할 수 있었다.

기둥-보 용접접합부의 보단부 스캘럽형상과 탄소성 거동에 관한 실험적 연구 - 600MPa(SM570TMC)의 경우 -

김종락,김성배,권준엽,Kim, Jong Rak,Kim, Seung Bae,Kwon, June Yeop 한국강구조학회 2008 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.20 No.6

최근 건축구조물의 구조는 다양한 형태의 복잡한 건축물이 구현되고 있다. 이러한 건축구조물의 복합 다양성은 수평저항력에 효과적 으로 저항하기 위해 강재와 접합부의 요구성능이 점차 중요시되고 있다. 접합부는 형상의 불연속과 응력집중 및 다축응력 등이 발생되는 부분으로 골조전체의 변형능력에 큰 영향을 미치고 강성과 인성을 결정하는 중요부위이다. 본 연구에서는 고강도 고성능강 적용에 대한 인성평가를 위해 구조체의 기둥-보 접합부를 빌트업 H형강의 T형 기둥-보 용접접합부로 제작하여 실대실험을 수행하였다. 실험변수는 응력집중 및 형상의 불연속이 발생되는 보 스캘럽을 중심으로 논스캘럽(Non-Scallop)과 종래형 스캘럽, 개량형 스캘럽으로 제작하여 스캘럽 형상이 접합부의 인성에 미치는 영향과 고강도 고성능강의 건축구조물 적용성을 평가하였다. 기존의 기둥-보 용접접합부에 대한 평가방법을 기초로 최근 개발된 고강도 고성능강의 초고층 건축물 적용을 위한 내진설계 자료를 제시하였다. Contemporary architectural structures have diverse and complex forms. Such structural variety demands requisite performance from the connections in the steel structure so that the latter could resist a horizontal force, such as an earthquake. The connections are the all-important components that create the discontinuous form and that support stress concentration, determining the stiffness and toughness of the entire steel frame. In this study, a real-scale column-to-beam connection was constructed in the 600MPa-grade high-strength and high-performance steel, to test its behavior. Its material and welding characteristics were examined in this study, and its structural performance was analyzed by conducting seismic-resistance tests on the full-scale, cross-shaped column-to-beam welded connections with non-scallop, ordinary-scallop, and reinforced-scallop details. The weld ability of the high-strength, high-performance steel was also evaluated, and data regarding the seismic design for practical application were provided.

BIM을 이용한 철골접합부 매크로 D/B작성 및 T-Split 접합부의 사용자 매크로 구축

신태송,양종민 대한건축학회지회연합회 2010 대한건축학회연합논문집 Vol.12 No.1