Cyclic Testing of Bracket and WUF-B Type Weak-Axis Steel Moment Connections

브라켓 및 WUF-B 형식 철골모멘트골조 약축접합부 내진성능평가

  • 이강민 (충남대학교 건축학부) ;
  • 정희택 (도시구조안전(주)) ;
  • 윤석용 (충남대학교 건축공학과) ;
  • 이은모 (충남대학교 건축공학과) ;
  • 오경환 (삼성물산(주) 건설부문, 충남대학교)
  • Received : 2008.04.29
  • Accepted : 2008.07.02
  • Published : 2008.08.10

Abstract

There has been much focus on the strong axis steel moment connections after the Northridge earthquake in 1994. However, research studieson the seismic behavior of weak axis moment connections could be hardly found despite the fact that these connection details have been frequently used as seismic details of MRF in Korea. Therefore, the objective of this research is to provide better knowledge on the seismic behavior of weak-axis steel moment connections, which can be widely applicable to many structures with similar characteristics. For this purpose, an experimental program was designed and performed with twotypes of weak-axis steel moment connections, namely the bracket type and WUF-B type, based on the survey of existing field data and literatures. Using the experimental results obtained from the quasi-static cyclic testing of these specimens, structural performances of the joints such as hysteretic curves, maximum strength capacities and the strain of reinforced bars were investigated. From the test results, the bracket-type connection was shown to have more than a 5% story drift capacity, compared with the WUF-B type connection's 4%. These specimens were also shown to have higher strength capacities than the nominal design strength. The bracket-type connection showed a slow strength degradation after maximum strength was researched. However,the WUF-B type connection showed a rapid strength degradation that caused brittle behavior.

1994년 노스리지 지진 이후, 철골모멘트골조 강축방향 접합부의 내진성능 평가에 관한 연구가 국내 외에서 활발하게 진행되어온 반면, 국내 철골모멘트골조 내진설계 및 시공의 실무에 관행적으로 적용되고 있는 철골모멘트골조 약축방향 접합부의 내진성능 평가 연구가 국내는 물론 국외에서도 그 사례를 찾아보기 힘든 상황이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 내진성능 확보 여부가 확인되지 않은 상태에서 내진설계 실무에서 가장 많이 사용되고 있는 브라켓 형식 및 WUF-B 형식의 접합상세를 갖는 철골모멘트골조 약축접합부의 실물대(Full scale) 실험체를 제작 및 실험하여 이와 같은 형상의 접합부에 대한 내진성능을 평가하여 향후 이와 같은 형상을 갖는 철골모멘트골조 약축접합부의 설계를 위한 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 현장조사 및 설계도서등의 기존 자료를 통해 총 2개의 실험체를 제작하여 내진성능을 평가 실험연구를 수행하였다. 실험결과로부터 최대내력 비교, 하중-변위 이력 및 응력도 등에 대한 거동을 비교 분석 하였다. 실험결과 층간변위각 5%의 BR-W 실험체가 층간변위각 4%를 갖는 WUF-B 실험체에 비해 우수한 구조적 거동을 보여주었으며, 설계 내력을 상회하는 내력을 보유하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한 브라켓 형식의 실험체는 최대내력 도달 이후 완만한 강도 저하를 나타내었으나, WUF-B 형식의 실험체는 최대내력 도달 이후 급격한 하중 저하를 나타내며 취성적인 거동을 보였다.

Keywords

References

  1. 김상섭, 이도형, 함정태, 김규석 (2004) H형강 기둥의 약축에 대한 기둥-보 접합상세 개발 및 내력평가, 한국강구조학회논문집, Vol.16, No.1, pp.169-180
  2. 김상섭, 이도형, 함정태 (2004) 약축 접합부 형식에 따른 강축 접합부의 구조적 거동, 한국강구조학회논문집, Vol.16, No.2, pp.275-284
  3. 박종원, 강승민, 오용준 (2007) 약축 보-기둥 접합부의 경제성 에 관한 연구, 한국강구조학회논문집, Vol.19, No.6, pp.663-670
  4. 이철호, 김재훈, 전상우, 김진호 (2006) 보 플랜지 절취형 (RBS) 철골 모멘트 접합부의 균형 패널존 강도, 한국강구조학회논문집, Vol.18, No.1, pp.59-69
  5. 이철호, 박종원 (1998) 반복재하 실물대 실험에 의한 컬럼-트리 (Column-Tree)형식 철골 모멘트 접합부의 내진거동 연 구, 한국강구조학회논문집, Vol.10, No.4, pp.629- 639
  6. AISC, 2005, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, Chicago, IL
  7. ANSI/AWS D1.1-00, Structural Welding Code-Steel, Ameri-can Welding Society, Miami, FL, 2006
  8. Chad, S. Gilton., Chia-Ming. Uang (2002) Cyclic Response and Design Recommendations of Weakaxis Reduced Beam Section Moment Connections, Journal of Structural Engineering, ASCE, 128(4), pp.452-463 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:4(452)
  9. FEMA. Recommended seismic design criteria for new steel moment-frame buildings: FEMA-350, SAC Joint Venture, Richmond, Calif, 2000
  10. RCSC. 2004 Specification for Structural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts: LRFD, AISC
  11. Rentschler, G. P., Chen, W. F, and Driscoll, G. C (1980) Tests of Beam-to-Column Web Moment Connections, Journal of the Structural Division, ASCE, 106(ST5), pp.1005-1022
  12. Uang, C. M., Bondad, D., and Lee, C. H. (1998) Cycle performance of haunch repaired steel Moment Connections: experimental testing and analytical modeling, Engineering Structures, Vol.20, No.4-6, pp.552-561 https://doi.org/10.1016/S0141-0296(97)00093-X