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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 金泰洙
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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최근에 오스테나이트와 페라이트의 조직을 1:1 비율로 구성되는 듀플렉스계 스테인리스강이 개발되었고, 2015년 한국산업표준(KS)의 새로운 강으로 추가되었다. 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 고강도, 응력부식균열에 대한 고내식성과 Ni의 저함유량에 따른 재료비절감으로 다양한 산업분야에서 사용량이 증가되고 있다. 그러나, 현재 스테인리스강은 한국건축구조기준(KBC)에 구조용재료로 지정되어 있지 않고 그에 따른 구조설계기준도 마련되어 있지 않는 실정이다. 이 연구에서는 단순인장력을 받는 2행 1열 듀플렉스계 스테인리스강(STS329FLD) 볼트접합부(공칭평판두께 3.0mm, 볼트직경 12mm, 피치와 게이지 36mm, 하중직각방향 연단거리 60mm)에 대한 구조적 성능을 조사하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 주요변수는 전단접합형태(일면전단과 이면전단)과 하중방향 연단거리이다. 연구결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
1) 하중방향연단거리 (e=24mm~36mm)인 일면전단 볼트접합부(SD2T30시리즈)와 36mm인 이면전단 볼트접합부(DSD2T30E36)의 경우, 실험종료시점에 전형적인 블록전단파단(하중직각뱡향의 볼트간 인장파단과 하중방향의 양쪽 전단파단의 조합)이 발생하였고, 하중방향 연단거리가 증가함에 따라 내력도 상승하였다.
2) 하중방향연단거리가 48mm, 60mm인 일면전단 볼트접합부(SD2T30E48과 SD2T30E60)에서는 하중직각방향(평판두께방향)으로 국부좌굴의 일종인 면외변형이 발생되어 강성과 내력이 저하되었고, 면외변형의 진전과 볼트간 인장파단에 의해 최대내력이 결정되었다. 하중방향연단거리가 48mm, 60mm인 이면전단 볼트접합부에서는 양쪽판의 면외변형 구속으로 면외변형은 발생되지 않았지만, 볼트간 인장파단에 의해 최대내력이 결정된 후 하중방향으로 전단파단이 진행되지 않고 하중직각방향의 양단으로 추가적인 인장파단이 발생되었다.
3) 면외변형이 관찰된 두 실험체 (SD2T30E48과 SD2T30E60)에서 면외변형 발생으로 하중방향연단거리가 증가함에도 불구하고 내력상승은 없었고, 동일치수의 이면전단 볼트접합부의 내력보다 최대 20%까지 내력이 저하되었다.
4) 현행기준식에 의한 블록전단파단내력과 실험내력을 비교한 결과 면외변형의 영향이 없는 접합부에 대해서 인 AISC/KBC/AISI와 EC3는 2%~20% 범위로 과소평가하였고, AIJ는 일부 이면전단 볼트접합부를 제외하고는 내력예측정도가 양호한 것으로 나타났다. 기존연구자 (Teh et al.와 Kim & Lim)의해 제시된 내력식에 의한 예측내력과 실험내력을 비교한 결과, 면외변형의 영향이 없는 볼트접합부에 대해서는 Clements와 Teh에 의한 제시된 실제전단파단선(Active shear plane)에 의한 블록전단내력이 실험결과와 양호한 대응을 보였다. 오스테나이트계 스테인리스강(STS304)으로 제작된 볼트접합부를 대상으로 Kim & Lim (2013f)에 의해 제시된 면외변형을 고려한 식에 의한 예측내력은 듀플렉스계 스테인리스강(STS329FLD)과의 재료적 성질(항복비와 연신율)의 차이를 반영하지 못해 평균 55% 과대평가하는 것으로 나타났다.
1) 하중방향연단거리 (e=24mm~36mm)인 일면전단 볼트접합부(SD2T30시리즈)와 36mm인 이면전단 볼트접합부(DSD2T30E36)의 경우, 실험종료시점에 전형적인 블록전단파단(하중직각뱡향의 볼트간 인장파단과 하중방향의 양쪽 전단파단의 조합)이 발생하였고, 하중방향 연단거리가 증가함에 따라 내력도 상승하였다.
2) 하중방향연단거리가 48mm, 60mm인 일면전단 볼트접합부(SD2T30E48과 SD2T30E60)에서는 하중직각방향(평판두께방향)으로 국부좌굴의 일종인 면외변형이 발생되어 강성과 내력이 저하되었고, 면외변형의 진전과 볼트간 인장파단에 의해 최대내력이 결정되었다. 하중방향연단거리가 48mm, 60mm인 이면전단 볼트접합부에서는 양쪽판의 면외변형 구속으로 면외변형은 발생되지 않았지만, 볼트간 인장파단에 의해 최대내력이 결정된 후 하중방향으로 전단파단이 진행되지 않고 하중직각방향의 양단으로 추가적인 인장파단이 발생되었다.
3) 면외변형이 관찰된 두 실험체 (SD2T30E48과 SD2T30E60)에서 면외변형 발생으로 하중방향연단거리가 증가함에도 불구하고 내력상승은 없었고, 동일치수의 이면전단 볼트접합부의 내력보다 최대 20%까지 내력이 저하되었다.
4) 현행기준식에 의한 블록전단파단내력과 실험내력을 비교한 결과 면외변형의 영향이 없는 접합부에 대해서 인 AISC/KBC/AISI와 EC3는 2%~20% 범위로 과소평가하였고, AIJ는 일부 이면전단 볼트접합부를 제외하고는 내력예측정도가 양호한 것으로 나타났다. 기존연구자 (Teh et al.와 Kim & Lim)의해 제시된 내력식에 의한 예측내력과 실험내력을 비교한 결과, 면외변형의 영향이 없는 볼트접합부에 대해서는 Clements와 Teh에 의한 제시된 실제전단파단선(Active shear plane)에 의한 블록전단내력이 실험결과와 양호한 대응을 보였다. 오스테나이트계 스테인리스강(STS304)으로 제작된 볼트접합부를 대상으로 Kim & Lim (2013f)에 의해 제시된 면외변형을 고려한 식에 의한 예측내력은 듀플렉스계 스테인리스강(STS329FLD)과의 재료적 성질(항복비와 연신율)의 차이를 반영하지 못해 평균 55% 과대평가하는 것으로 나타났다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적 1Ⅱ. 실험계획 및 방법 32.1 실험체 계획 32.2 실험방법 6Ⅲ. 실험결과 83.1 재료시험 83.2 파단형태 및 최대내력 103.3 단계별 파단양상 및 면외변형의 영향 133.4 면외변형 및 변형도 16Ⅳ. 현행기준식 및 내력비교 184.1 현행 설계기준식 및 기존연구 제안식 184.2 내력비교 21Ⅴ. 결 론 23참고문헌 25ABSTRACT 28감사의 글 30
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