충전성을 개선한 원형 CFT구조의 기둥-보 접합부 구조적 거동

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A concrete-filled tube is a concrete-filled steel tube structure. The steel tube confines the concrete to increase the compressive strength, and the concrete contains the buckling of the tube. CFT structures require a diaphragm to prevent buckling of steel at connections. An outer diaphragm has better concrete filling than a through diaphragm due to a large bore, but being larger than the through diagram, it has poorer constructability and cooperation with building equipment. In this study, a CFT structure that uses different types of diaphragms in its upper and lower connections to improve the concrete filling was tested and analyzed via the FEM program. The building structure had a floor slab that was unified with the upper diaphragm, so the outer diaphragm was placed at the upper bound. Moreover, the through diaphragm was placed at the lower connection to avoid obstruction from building equipment. The CFT structure with the improved concrete filling showed the same structural behavior as the CFT structure with the use of the same type of diaphragms at the upper and lower connections.

국문 초록 (Abstract)

콘크리트충전강관(Concrete Filled Tube 이하 CFT)구조는 강관 속에 콘크리트를 충전시킨 구조물로서 강관은 콘크리트를 구속시켜 압축내력을 증가시키며 콘크리트는 강관의 국부좌굴을 감소시키는 역할을 한다.
CFT구조의 기둥-보 접합부는 강관의 국부좌굴을 방지하기위해 다이아프램이 필요하다. 외측다이아프램 형식은 관통다이아프램 형식보다 콘크리트의 충전성이 좋으나 시공성과 건축설비와 공조하는 측면에서 불편함이 있다.
이 연구는 원형CFT구조의 접합부의 상, 하부에 각각 다른 형식의 다이아프램을 적용시켜 콘크리트 충전성을 개선시킨 구조의 구조성능을 실험과 유한요소해석 프로그램을 통하여 알아보았다. CFT구조 접합부의 상부 다이아프램은 외측다이아프램 형식으로 하고 하부 다이아프램은 관통다이아프램 형식으로 하였다. 이것은 건축물에서 바닥슬래브가 있으므로 상부 다이아프램은 바닥슬래브와 일체가 되고 하부 다이아프램으로 관통다이아프램을 적용하여 건축설비와의 마찰을 피하고자 한 것이다. 결과적으로 충전성을 개선시킨 CFT구조의 구조성능은 상, 하부 모두 관통다이아프램을 적용한 구조와 비교하면 동일하다는 것을 알 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구방법 및 범위 3
• 1.3 원형CFT구조의 다이아프램 기존 설계식 3
• 1.3.1 외측다이아프램 3
• 1.3.2 관통다이아프램 5
• 제 2 장 충전성을 개선한 원형CFT구조 실험 6
• 2.1 실험개요 6
• 2.2 실험체 계획 8
• 2.2.1 외측다이아프램 8
• 2.2.2 관통다이아프램 10
• 2.2.3 실험체 제작 10
• 2.3 구조재료시험 13
• 2.3.1 강재의 인장강도 시험 13
• 2.3.2 콘크리트의 압축강도 시험 14
• 2.4 가력 및 측정방법 15
• 2.5 실험결과 17
• 2.5.1 EP-C 실험체 17
• 2.5.2 EP-S 실험체 20
• 2.5.3 EE 실험체 25
• 2.5.4 PP 실험체 28
• 2.5.5 기준화시킨 접합부의 내력 31
• 제 3 장 유한요소해석 32
• 3.1 해석모델 32
• 3.2 해석결과 및 분석 35
• 3.2.1 EP-C 실험체 35
• 3.2.2 EP-S 실험체 37
• 3.2.3 EE 실험체 39
• 3.2.4 PP 실험체 41
• 3.2.5 분석 43
• 3.3 영향변수 고찰 46
• 3.3.1 강도의 변화에 따른 영향 47
• 3.3.2 다이아프램 폭의 변화에 따른 영향 48
• 3.3.3 다이아프램 두께의 변화에 따른 영향 49
• 3.3.4 분석 50
• 제 4 장 결론 55
• 참 고 문 헌 57
• 국문초록 59
• ABSTRACT 60