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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이경구
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2019
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2016년 경주지진과 2017년 포항지진 발생을 계기로 지진 피해에 대하 우려가 고조되고, 건축구조물 내진에 대한 규제강화 및 인식이 확산하고 있다.
최근 건축물 합성모멘트골조 지진력저항시스템의 기둥부재로 콘크리트 충진 각형강관을 사용하는 연구가 국내·외에서 많이 수행되고 있으나, 대부분의 연구가 기둥과 보 용접접합부의 구조거동을 평가하는 것으로, 볼트접합부에 대한 연구는 활발하지 못한 상황이다.
이 연구에서는 절곡형 엔드플레이트을 사용한 CFT 기둥 - 보 합성중간모멘트골조 볼트접합부 상세와 설계법을 제시하고 접합부의 내진성능을 실험 및 해석적으로 평가하였다.
여기에서 보는 H형강 보와 U형 합성보를 적용하였다. 제안된 U형 합성보는 ㄷ형강과 하부 플레이트로 구성된 U형의 강재 내부에 콘크리트가 채워진 단면을 갖고 있다. 제안된 볼트접합부에는 기둥 패널존에 수직 및 수평다이아프램을 설치하지 않고, 패널존의 각형강관 플랜지와 웨브에 절곡형 엔드플레이트를 볼트로 설치한다.
연구결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) CFT 기둥-H형강보 접합부의 내진성능을 실험 및 해석적으로 평가하였다. 각형강관 기둥 단면크기 및 보춤의 변수로 실험을 수행한 결과, 모든 실험체가 층간변위각 약 0.01 rad.에서 보의 소성모멘트에 도달하여 충분한 강성을 보여주었고, 평균 최대내력이 공칭강도의 1.51배로 나타났으며, 0.04 rad. 이상의 회전성능을 보여주었다. 또한, 유한요소해석을 수행하여 접합부의 국부적 응력 및 소성변형을 파악하였다.
(2) ㄷ형강을 이용한 U형 합성보의 휨성능을 실험 및 해석적으로 평가하였다. 보 춤(ㄷ형강 200mm, 250mm, 300mm)의 변수로 실험을 수행한 결과, 모든 실험체가 충분한 강성과 휨강도를 보여주었다. 특히, 전단연결재가 압축을 받는 ㄷ형강 웨브의 면외변형 발생 시점을 지연시켜 최대 내력을 크게 증가시키는 효과를 확인하였다.
(3) CFT기둥-U형 합성보 접합부의 내진성능을 실험 및 해석적으로 평가하였다. CFT기둥-보 접합부와 ㄷ형강을 이용한 U형 합성보를 융합한 접합부를 변수로 실험을 수행한 결과, 두 실험체 모두 충분한 강성과 내력을 나타내었고, 0.03 rad. 이상의 회전성능을 보여주었다.
주제어: 내진접합부, 중간모멘트골조, 콘크리트충전 각형강관기둥, U형 합성보, 엔드플레이트 접합
최근 건축물 합성모멘트골조 지진력저항시스템의 기둥부재로 콘크리트 충진 각형강관을 사용하는 연구가 국내·외에서 많이 수행되고 있으나, 대부분의 연구가 기둥과 보 용접접합부의 구조거동을 평가하는 것으로, 볼트접합부에 대한 연구는 활발하지 못한 상황이다.
이 연구에서는 절곡형 엔드플레이트을 사용한 CFT 기둥 - 보 합성중간모멘트골조 볼트접합부 상세와 설계법을 제시하고 접합부의 내진성능을 실험 및 해석적으로 평가하였다.
여기에서 보는 H형강 보와 U형 합성보를 적용하였다. 제안된 U형 합성보는 ㄷ형강과 하부 플레이트로 구성된 U형의 강재 내부에 콘크리트가 채워진 단면을 갖고 있다. 제안된 볼트접합부에는 기둥 패널존에 수직 및 수평다이아프램을 설치하지 않고, 패널존의 각형강관 플랜지와 웨브에 절곡형 엔드플레이트를 볼트로 설치한다.
연구결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) CFT 기둥-H형강보 접합부의 내진성능을 실험 및 해석적으로 평가하였다. 각형강관 기둥 단면크기 및 보춤의 변수로 실험을 수행한 결과, 모든 실험체가 층간변위각 약 0.01 rad.에서 보의 소성모멘트에 도달하여 충분한 강성을 보여주었고, 평균 최대내력이 공칭강도의 1.51배로 나타났으며, 0.04 rad. 이상의 회전성능을 보여주었다. 또한, 유한요소해석을 수행하여 접합부의 국부적 응력 및 소성변형을 파악하였다.
(2) ㄷ형강을 이용한 U형 합성보의 휨성능을 실험 및 해석적으로 평가하였다. 보 춤(ㄷ형강 200mm, 250mm, 300mm)의 변수로 실험을 수행한 결과, 모든 실험체가 충분한 강성과 휨강도를 보여주었다. 특히, 전단연결재가 압축을 받는 ㄷ형강 웨브의 면외변형 발생 시점을 지연시켜 최대 내력을 크게 증가시키는 효과를 확인하였다.
(3) CFT기둥-U형 합성보 접합부의 내진성능을 실험 및 해석적으로 평가하였다. CFT기둥-보 접합부와 ㄷ형강을 이용한 U형 합성보를 융합한 접합부를 변수로 실험을 수행한 결과, 두 실험체 모두 충분한 강성과 내력을 나타내었고, 0.03 rad. 이상의 회전성능을 보여주었다.
주제어: 내진접합부, 중간모멘트골조, 콘크리트충전 각형강관기둥, U형 합성보, 엔드플레이트 접합
목차
목 차국문초록 ⅰ목 차 ⅲList of Tables ⅵList of Figures ⅶⅠ. 서론 11.1 연구배경 및 목적 11.2 연구내용 및 범위 3Ⅱ. 기존연구 고찰 52.1 국내 연구사례 112.2 국외 연구사례 19Ⅲ. H형강 보-CFT기둥 엔드플레이트 접합부의 구조성능평가 263.1 개요 263.2 접합부 상세 및 설계 283.2.1 구성 283.2.2 보의 제한사항 293.2.3 기둥의 제한사항 323.2.4 기둥-보 접합부의 제한사항 333.2.5 연결상세 333.2.6 엔드플레이트와 볼트 설계 363.2.7 기둥-측면 설계 413.3 실험적 평가 463.3.1 실험체 설계 463.3.2 실험 계획 493.3.3 소재시험결과 533.3.4 반복하중실험결과 543.3.5 층간부재각 비교 663.4 해석적 평가 703.4.1 유한요소해석모델 703.4.2 FEM 해석결과 733.4.3 Von Mises 응력 분포 763.4.4 PEEQ 소성 변형률 분포 823.4.5 실험결과와 해석결과 비교 검토 883.5 소결 90Ⅳ. U형 합성보-CFT기둥 엔드플레이트 접합부의 구조성능평가 924.1 개요 924.1.1 U형 합성보 개요 924.1.2 단면형상 변화에 대한 기존기술 융합 954.1.3 절곡형 엔드플레이트를 이용한 기둥-보 접합 시공기술 개선 954.1.4 개발기술의 특징 964.2 U형 합성보 및 접합부 상세 및 설계 974.2.1 형상 및 구성 1974.2.2 보의 제한사항 994.2.3 기둥의 제한사항 1004.2.4 기둥-보 접합 제한사항 1014.2.5 슬래브의 제한사항 1014.2.6 연결 상세 1024.2.7 U형 합성보 설계식-시공시 설계 1044.2.8 U형 합성보 설계식-합성단면 설계 1094.2.9 접합부 설계식 1134.3 실험적 평가 1244.3.1 실험체 설계 1244.3.2 실험계획 1294.3.3 U형 합성보 - 소재시험결과 1354.3.4 접합부 - 소재시험결과 1364.3.5 U형 합성보 휨실험 결과 1374.3.6 U형 합성보 변형률 분석 1464.3.7 U형 합성보 휨강성 평가 1494.3.8 보-기둥 접합부 반복하중 실험결과 1504.4 해석적 평가 1624.4.1 U형 합성보 유한요소해석모델 1624.4.2 접합부 유한요소해석모델 1654.4.3 FEM 해석결과 1674.4.4 Von Mises 응력 분포 1704.4.5 PEEQ 소성 변형률 분포 1754.5 소결 179Ⅴ. 결론 181Reference 183Appendix A : Design Example 186Appendix B : Chapter 3. Results of material test 194Appendix C : Chapter 4. Results of material test-1 200Appendix D : Chapter 4. Results of material test-2 203Abstract 209
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