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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 황원섭
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2014
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최근 건설분야의 기술발달로 교량의 시공기술이 급속히 발전하면서 구조물이 대형화되고 있다. 이러한 구조물은 상부 하중이 증가하고 기능도 복잡함에 따라 이를 지지하기 위한 교각-기초부의 규모도 대형화되고 있다. 특히, 대형화된 구조물을 연결하는 대표적인 방법으로 앵커연결을 들 수 있다.
앵커를 이용한 구조물의 연결은 원형단면을 가진 CFT 기둥의 경우 하부에 베이스플레이트를 설치하게 된다. 하지만, 앵커연결을 사용함으로 인해 기초부 설계시 콘크리트 내부에 앵커프레임을 설치하게 되는데 이는 복잡한 구조상세를 가지게 되며 시공 규모 또한 증가하게 된다. 또한 상부의 하중이 커짐에 따라 연결부의 앵커배치가 2열, 3열로 증가하여 기초부와 콘크리트의 연결상세가 복잡해지고 경제적인 설계의 어려움이 있다. 이러한 기초부의 과도한 설계를 개선하기 위하여 새로운 구조상세에 대한 연구가 필요하다. 그러나 원형단면 CFT 기둥의 연결부와 관련된 연구는 거의 이루어지지 못한 실정에 있다. 특히 원형단면 CFT 기둥에 대한 연구보다는 각형단면, I형단면 등에 대한 수치해석 및 실험에 대한 연구가 대부분이며 연결에 대한 구조상세의 연구는 상당히 부족한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 기존의 원형단면 CFT 기둥-기초 연결부의 문제점을 분석하고 이를 개선하기 위한 구조상세를 제안하였다. 앵커연결을 지지하는 앵커프레임에 대한 구조상세를 개선하기 위하여 기존에 사용된 앵커대신 고장력 볼트를 사용하여 연결성능을 향상시켰으며 앵커프레임의 생략을 유도한 구조상세를 제안하였다. 이러한 연결상세의 합리적인 검토를 위하여 기존의 설계법과 고장력 볼트를 이용한 시험체를 각각 제작하였고 실험을 통하여 거동특성을 분석하였다.
고장력 볼트의 적용성을 확인하여 CFT 기둥-기초부의 연결성능을 향상시키기 위한 다양한 구조상세를 제안하였다. 고장력 볼트의 전단연결재 설치, 내부보강형식에 따른 구조상세 등 총 4가지의 설계변수를 기준으로 하여 시험체를 제작하였으며 탄성영역에서의 변형률 분포특성과 하중-변위관계를 통한 이력거동특성에 대한 검토를 수행하였다. 또한, 실험결과의 분석을 통하여 기둥부와 연결부의 강도평가를 실시하여 연결구조에 대한 개선된 구조상세를 제안하였다. 개선된 구조상세를 기준으로 유한요소해석을 실시하고, 이에 대한 타당성 검증 및 설계변수를 설정하였다. 제시된 설계변수를 기준으로 하여 이론에 의한 강도평가를 실시하고 개선된 구조상세에 대한 영향을 검토하였다.
앵커를 이용한 구조물의 연결은 원형단면을 가진 CFT 기둥의 경우 하부에 베이스플레이트를 설치하게 된다. 하지만, 앵커연결을 사용함으로 인해 기초부 설계시 콘크리트 내부에 앵커프레임을 설치하게 되는데 이는 복잡한 구조상세를 가지게 되며 시공 규모 또한 증가하게 된다. 또한 상부의 하중이 커짐에 따라 연결부의 앵커배치가 2열, 3열로 증가하여 기초부와 콘크리트의 연결상세가 복잡해지고 경제적인 설계의 어려움이 있다. 이러한 기초부의 과도한 설계를 개선하기 위하여 새로운 구조상세에 대한 연구가 필요하다. 그러나 원형단면 CFT 기둥의 연결부와 관련된 연구는 거의 이루어지지 못한 실정에 있다. 특히 원형단면 CFT 기둥에 대한 연구보다는 각형단면, I형단면 등에 대한 수치해석 및 실험에 대한 연구가 대부분이며 연결에 대한 구조상세의 연구는 상당히 부족한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 기존의 원형단면 CFT 기둥-기초 연결부의 문제점을 분석하고 이를 개선하기 위한 구조상세를 제안하였다. 앵커연결을 지지하는 앵커프레임에 대한 구조상세를 개선하기 위하여 기존에 사용된 앵커대신 고장력 볼트를 사용하여 연결성능을 향상시켰으며 앵커프레임의 생략을 유도한 구조상세를 제안하였다. 이러한 연결상세의 합리적인 검토를 위하여 기존의 설계법과 고장력 볼트를 이용한 시험체를 각각 제작하였고 실험을 통하여 거동특성을 분석하였다.
고장력 볼트의 적용성을 확인하여 CFT 기둥-기초부의 연결성능을 향상시키기 위한 다양한 구조상세를 제안하였다. 고장력 볼트의 전단연결재 설치, 내부보강형식에 따른 구조상세 등 총 4가지의 설계변수를 기준으로 하여 시험체를 제작하였으며 탄성영역에서의 변형률 분포특성과 하중-변위관계를 통한 이력거동특성에 대한 검토를 수행하였다. 또한, 실험결과의 분석을 통하여 기둥부와 연결부의 강도평가를 실시하여 연결구조에 대한 개선된 구조상세를 제안하였다. 개선된 구조상세를 기준으로 유한요소해석을 실시하고, 이에 대한 타당성 검증 및 설계변수를 설정하였다. 제시된 설계변수를 기준으로 하여 이론에 의한 강도평가를 실시하고 개선된 구조상세에 대한 영향을 검토하였다.
목차
요 지Abstract제 1 장 서 론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 41.3 논문의 구성 6제 2 장 원형단면 CFT 기둥-기초 연결부에 관한 설계식 82.1 기둥부의 설계식 92.2 베이스부의 설계식 122.3 앵커부의 설계식 182.3.1 앵커의 설계 182.3.2 앵커프레임의 설계 22제 3 장 실험개요 273.1 시험체 설계 및 제원 273.1.1 시험체의 분류 273.1.2 시험체의 상세제원 333.1.3 시험체의 제작과정 353.2 재료의 기계적 성질 363.2.1 강재의 인장강도 시험 363.2.2 일반앵커와 고장력 볼트의 인장강도 시험 393.2.3 콘크리트의 압축강도 시험 413.3 실험장치 및 재하방법 433.3.1 실험장치 433.3.2 하중재하방법 473.4 측정항목 483.4.1 기둥부의 측정위치 493.4.2 베이스부의 측정위치 513.4.3 앵커부의 측정위치 52제 4 장 CFT 기둥-기초 연결부에 관한 실험결과 및 검토 544.1 탄성역에서의 거동특성 564.1.1 앵커부의 변형률 분포특성 564.1.2 베이스부의 변형률 분포특성 604.1.3 기둥부의 변형률 분포특성 624.2 Cyclic 재하상태에서의 이력거동특성 664.2.1 구조상세에 따른 변형성능 및 강도특성 664.2.2 베이스부의 이력거동특성 754.2.3 기둥부의 이력거동특성 774.3 구조시험체별 파괴형식 794.3.1 M-AF의 파괴형식 794.3.2 H-NF의 파괴형식 824.3.3 H-ST의 파괴형식 854.3.4 H-IB의 파괴형식 904.3.5 H-IA의 파괴형식 93제 5 장 CFT 기둥-기초 연결부의 강도특성 및 구조상세 개선안 965.1 기둥부 및 앵커부 극한강도 산정 975.1.1 기둥부의 극한강도 산정 975.1.2 앵커부의 강도평가방법 995.2 CFT 기둥-기초 연결부의 실험결과와 극한강도의 비교분석 1035.2.1 기둥부의 극한강도평가 1035.2.2 앵커부의 강도평가 1045.2.3 누적소산 에너지곡선의 비교 1065.3 합리적인 CFT 기둥-기초 연결부의 구조상세 개선안 108제 6 장 내부보강형 원형단면 CFT 기둥-기초 연결부의 강도평가 1096.1 CFT 기둥-기초 연결부의 유한요소해석 모델 1106.1.1 해석 모델의 제원 1106.1.2 해석방법 1136.1.3 해석방법의 타당성 검증 1156.2 설계변수에 대한 강도평가 1166.2.1 내부철근에 대한 강도평가 1166.2.2 리브에 대한 강도평가 1206.3 CFT 기둥-기초 연결부의 강도평가에 관한 고찰 126제 7 장 결 론 127참고문헌 129
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