Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
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Evaluation of Buckling Load and Specified Compression Strength of Welded Built-up H-section Compression Members with Residual Stresses

잔류응력의 영향을 고려한 조립 H-형강 부재의 좌굴하중 및 설계압축강도 평가

  • Lee, Soo-Keuon (Department of Architectural Engineering, College of Engineering, DongYang Mirae University) ;
  • Yang, Jae-Guen (Department of Architectural Engineering, Inha University) ;
  • Kang, Ji-Seok (Department of Architectural Engineering, Inha University)
  • 이수권 (동양미래대학교, 건축학과) ;
  • 양재근 (인하대학교, 건축공학과) ;
  • 강지석 (인하대학교, 건축공학과)
  • Received : 2016.12.15
  • Accepted : 2016.12.30
  • Published : 2017.02.28
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Abstract

Residual stress is defined as stress that already exists on a structural member from the effects of welding and plastic deformation before the application of loading. Due to such residual stress, welded H-section compression members under centroidal compression load can undergo buckling and failure for strength values smaller than the predicted buckling load and specified compressive strength. Therefore, this study was carried out to evaluate the effect of residual stress from welding on the determination of the buckling load and specified compressive strength of the H-section compression member according to the column length variation. A three-dimensional nonlinear finite element analysis was performed for the H-section compression member where the welded joint was fillet welded by applying heat inputs of 3.1kJ/mm and 3.6kJ/mm using the SAW welding method.

확장단부판 접합부는 강구조물의 보-기둥 접합부 혹은 변단면 부재로 구성된 PEB 구조시스템에 적용되는 접합부의 한 형태이다. 확장단부판 접합부는 접합부를 구성하는 단부판의 두께, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트 축부의 직경, 고장력볼트의 개수 등의 영향으로 상이한 거동특성을 나타낸다. 확장단부판 접합부는 미국 및 유럽 등지에서는 다양한 형태로 강구조물의 기둥-보 접합부에 적용되고 있으나 우리나라에서는 널리 적용되고 있지 않다. 이러한 이유로는 확장단부판 접합부에 대한 설계강도식 제안, 접합부상세 제안, 내진성능 평가, 제작 및 시공지침서 개발 등이 적절히 이루어지지 못하고 있기 때문이다. 따라서 이 연구는 비보강 확장단부판 접합부의 국내 적용을 위한 기초자료를 제공하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 두께 12mm의 비보강 확장단부판에 대한 비선형 유한요소해석 및 실험을 수행하였다.

Keywords

References

  1. 방희선, 오종인(2007) 유한요소법을 이용한 하이브리드용접부의 열 및 용접잔류응력 해석, 대한용접학회지, 대한용접학회, 제25권, 제6호 , pp.565-570. Bang, H.S. and Oh, C.I. (2007) Analysis of Thermal and Welding Residual Stress for Hybrid Welded Joint by finite Element Method, Journal of Korean Welding and Joining Society, KWJS, Vol.25, No.6, pp.565-570.
  2. 김상식, 윤성기(2016) 강구조설계 3판, 문운당. Kim, S.S. and Yoon, S.K. (2016) Design of Steel Structures 3rd Edition, Munundang.
  3. 김경식, 박헌용(2013) 수평재 및 사재로 보강된 조립기둥 시스템의 압축강도 평가, 대한토목학회지, 대한토목학회, 제33권, 제6호, pp. 2169-2179. Kim, K.S. and Park, H.Y. (2013) Evaluation of Compressive Strength of Assembled Column System Reinforced with Cross-Arms and Stayed Struts, Journal of Korean Society of Civil Engineers, KESE, Vol. 33, Issue 6, pp.2169-2179.
  4. Franssen, J.M., Schleich, J.B., Cajot, L.G., and Azpiazu, W. (1996) A Simple Model for the Fire Resistance of Axially Loaded Members - Comparison with Experimental Results, Journal of Constructional Steel Research, Elsevier, Vol.37, No.3, pp.175-204. https://doi.org/10.1016/0143-974X(96)00008-9
  5. 윤종휘, 이치형, 윤성기(2016) 중심축 하중을 받는 고온상태 강재기둥의 압축강도에 관한 연구, 한국강구조학회 논문집, 한국강구조학회, 제28권, 제4호, pp.253-261. Yoon, J.H., Lee, C.H., and Yoon, S.K. (2016) A Study on Compressive Strength of Centrally-Loaded Steel Columns at Elevated Temperatures, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.28, No.4, pp.253-261. https://doi.org/10.7781/kjoss.2016.28.4.253
  6. 용접강도연구위원회(2005) 유한요소해석을 이용한 Arc용접부의 온도 분포 예측 표준화, 대한용접학회지, 대한용접학회, 제23권, 제6호, pp.497-503. Commission of Design, Analyses and Structural Strength of Welded Structures (2005), Standardization for Temperature Distribution Prediction of the Arc Weld using FEA, Journal of Korean Welding and Joining Society, KWJC, Vol.23, No.6, pp.497-503.
  7. Messler, Jr. and Rober, W. (2007) Principles of Welding: Processes, Physics, Chemistry, and Metallurgy.
  8. 양재근, 강지석(2016) 중심압축 하중을 받는 용접 조립된 Built-up H-형강 압축부재의 잔류응력 평가, 한국강구조학회 학술대회 발표집, pp.37-38. Yang, J.G. and Kang, J.S. (2016), Evaluation of Residual Stress of Welded Built-up H-section Compression Members Under Concentrically Compressed Axial Loads, Proceedings of Annual Academic or Technical Conferences of KSSC, pp.37-38.
  9. 박호상, 서상정(2010), 국부좌굴과 뒤틀림좌굴이 발생하는 종방향 보강재로 보강된 강판의 압축강도, 한국강구조학회 논문집, 제22권, 제3호, pp.219-228. Park, H.S. and Seo, S.J.(2010) The Compressive Strength of Longitudinally Stiffened Plates Undergoing Local and Distortional Buckling, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.22, No.3, pp.219-228.
  10. Salmon, C.G., Johnson, J.E., and Malhas, F.A. (2009) Steel Structures: Design and Behavior (5th Edition), Pearson Education , p.248.