권호 표지

한국강구조학회 논문집 (Journal of Korean Society of Steel Construction) (Journal of Korean Society of Steel Construction)

한국강구조학회 (Korean Society of Steel Construction)

  • 격월간
  • /
  • 1226-363X(pISSN)
  • /
  • 2287-4054(eISSN)

과학기술표준분류

  • 건설/교통 ＞ 시설물안전/유지관리 기술

Aim & Scope

The Journal of Korean Society of Steel Construction is a representative journal of the KSSC and it has published technical papers covering a broad classification involving steel structural research and applications. The Journal was launched in 1989, and its abbreviated title is “J Korean Soc Steel Const”. The Journal aims to reach not only researchers, but also practicing engineers, designers and fabricators who will most likely benefit from the published research results. Contributions on research findings that are suitable for practical applications are especially welcome. The scope of the journal of the KSSC encompasses, but is not limited to, the following areas: stability, fatigue, non-linear behavior, dynamics, reliability, earthquake resistance, wind resistance, fire resistance, design codes, computer-aided analysis and design, optimization, connections, fabrications and maintenance of the building, bridge, off-shore structures, stadiums, transmission towers, marine vessels, storage tanks, pressure vessels, aerospace structures, and pipelines.

http://paper.kssc.or.kr KSCI KCI

제16권5호통권72호

  1. 박용명;장원제;황원섭 505
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    상자형보와 윈형기둥으로 구성된 강재교각 정합부의 응력평가식 제안에 대한 연구이다. 원형기둥을 각형으로 치환하여 사용하고 있는 기존의 응력평가식은 정합각도가 감소함에 따라 전단지언능력은 과소평가되고, 전단응력은 접협각도가 증가함에 따라 과대하게 평가되는 문제점이 있다. 따라서 이라한 문제점 을 보완하기 위해 다양한 매개변수, 즉 접합각도 (${\alpha}$), 전단지간/보의 폭비 (L/B) 기둥의 휨강성/보의 휨강성비 (k) 를 사용하여 유한요소해석을 수행하고 해석결과를 이용하여 기존 응력평가식의 문제점을 보완할 수 있는 응력평가식을 제안하였다. 한편, 허용응력 대비 극한내하력의 안전율을 검토하기 위해 재료 및 기하 비선형해석을 수행하여 제안식의 타당성을 확인하였다.
  2. 장경호;이진형 519
    PDF KSCI
    대부분의 용접재는 용접 후 빠른 속도로 냉각하는 과정에서 재료조직의 변화, 즉 상변태(마르텐사이트변태)가 일어난다. 그리고 이러한 상변태에 의한 체적의 팽창은 특히 고강도강재의 용접시 용접부의 잔류응력완화에 기여한다. 따라서 고강도강을 적용한 강구조물 접합부의 잔류응력 특징을 파악하기 위해서는 고강도강 용접시 상변태가 잔류응력완화에 미치는 효과를 정량적으로 평가할 수 있는 수치적 모델을 확립해야 한다. 본 연구에서는 고강도강 용접시 상변태에 의한 체적의 팽창이 잔류응력 완화에 미치는 영향을 잔류응력 측정 실험을 통하여 조사하였고, 이를 바탕으로 상변태에 의한 잔류응력완화를 고려한 고강도강 및 이종강재 용접접합부의 잔류응력 특징을 3차원 열탄소성 해석기법 개발을 통하여 재현하였다.
  3. 윤복희;이은택;박지영;장경호 529
    PDF KSCI
    콘크리트 충전 강관에 대한 기존의 연구는 단일 압축상태, 휨모멘트 상태, 편심 압축력 상태의 연구만이 행해 졌을 뿐 압축력과 비틀림이 조합된 응력 상태에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT 부재의 거동에 대한 특성을 살펴보고 합리적인 해석법을 연구하였다. 원형 CFT부재가 압축력과 비틀림을 받을 경우의 압축 강도와 비틀림 강도를 결정하는데 중요 요소인 구속효과와 부착 응력에 의한 스파이럴 효과를 본 모델에 고려하였다. 이를 위하여 단일 압축응력을 받을 경우 원형 강관에 의해 구속된 콘크리트 코어에 대한 연구가 선행되었다. 또한 비틀림을 받을 경우는 비틀림에 의한 크랙이 콘크리트의 표면을 따라 발생하게 된다. 크랙 발생이후 비틀림을 계속 받게 되면 크랙은 나선형태로 진전되어 콘크리트가 솟아 나오려 하나 강관과 콘크리트 사이의 부착 응력에 의해 억제 되게 된다. 이러한 이유 때문에 코어 콘크리트는 압축응력을 받게 되고 강관만 인장응력을 받게 되는데 이러한 영향 효과를 실제적으로 고려하였다. 연구 결과는 기존의 실험결과와 비교하였으며 제안된 이론은 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT부재의 실제 거동을 합리적으로 설명하고 있다.
  4. 송종걸;이진학;이동근 543
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    이 연구는 구조물의 내진성능평가와 관련하여, 기설구조물의 현재 상태에서의 구조손상을 추정하고, 이를 반영하여 내진성능을 평가하도록 하는 절차를 제안하였다. 구조손상 추정을 위해서는 역섭동법을 사용하였고, 역섭동법의 단점을 극복하기 위하여 부분구조법과 Tikhonov의 정규화 방법을 도입하였다. 손상된 구조물의 내진성능 평가를 위하여 구조물의 지진응답과 해당 구조물의 지진손상지수를 이용하였고, 제안 방법을 20층 예제구조물에 적용하여 손상추정 결과를 반영하는 것의 영향을 분석하였다.
  5. 이상형;장경호 555
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    강교량과 같은 구조물에 일반적으로 사용되는 강재는 부식에 약하며, 박판상 구조를 이룰 수 있다는 특징을 갖고 있다. 따라서, 이와 같은 강교량은 차량하중의 증가, 부식 등과 같은 외적요인에 의해 손상되어지기 쉬우며 그에 따른 보수 보강이 요구된다. 그리고, 강교량과 같은 강재 구조물의 보수 보강 방법들은 일반적으로 절단, 볼팅, 및 용접과정을 수반하게 된다. 그러나, 보수 보강 작업을 위해 행해지는 절단 및 용접에 의해 발생되는 응력 및 변형의 특징에 대해 아직 명확히 밝혀지고 있지 않다. 또한, 기존의 안전진단 방법으로는 용접에 의한 보수 보강 작업중 구조물의 안전을 평가하는 것은 문제가 있다. 따라서, 용접에 의한 보수 보강 작업에 따른 구조물의 안전에 대한 신뢰 및 기본적 자료를 확보하기 위해 절단 및 용접과 같은 입열에 의해 발생하는 응력을 일반화 하였다. 또한, 이와 같은 입열에 의해 발생하는 응력에 미치는 작용하중의 영향을 조사하였다.
  6. 이향하;심현주;이은택 565
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    본 연구는 볼트개수 3개 또는 4개로 접합된 인장력을 받는 ㄱ형강의 블록전단 파단시, 전단지체 효과를 분석하여 AISC의 블록전단식과 순단면파단식을 비교 검토하였다. 볼트 3개 또는 4개로 접합된 실험체의 경우 순단면 파단과 같은 블록전단, 순단면 형태의 파단으로 파단되었다. 실험결과는 블록전단에 영향을 미치는 접합길이, 실험체의 두께, 감소계수 등을 변수로 분석하였다. 실험결과에 따라, 블록전단내력 산정시 Kulak의 제안한 감소계수 U를 계산해서 적용하는 것이 필요한 것으로 판단된다.
  7. 곽명근;허병욱;배규웅 575
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    본 논문은 새롭게 개발된 춤이 깊은 데크 플레이트(이하 Deep Deck) 및 비대칭 H형강 하부플랜지에 플레이트를 용접한 비대칭 철골보로 구성된 매립형(슬림플로어) 합성보의 웨브면에 개구부를 가진 유공 합성보의 휨성능에 관한 실험적 연구이다. 실험은 철골보 춤(250mm, 300mm), 개구부의 위치 및 가력조건에 따라 5개의 유공 합성보에 대한 단순지지 휨실험 수행하였다. 실험결과, 매립형 유공합성보는 전단연결재를 사용하지 않고도 콘크리트의 면내 부착력에 의해 충분한 합성작용을 하는 것으로 나타났고, 개구부 주변이 콘크리트에 의해 구속되어 개구부의 보강없이 충분한 구조적 성능을 발휘할 수 있음을 확인하였다.
  8. 허병욱;배규웅;문태섭 587
    PDF KSCI
    본 연구에서는 합성보의 전체 춤을 절감할 수 있도록 속 빈 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 철골보의 춤내에 삽입하여 일체화함으로써 철골조 고층건물에서 층고를 최소화 할 수 있는 이른바 "슬림플로어"공법에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구는 콘크리트에 매입된 비대칭 철골보를 가지는 불완전 합성 슬림플로어 시스템의 휨 거동에 관한 것이다. 총 10개의 실대형 실험체를 철골보 춤, 속빈 프리캐스트 콘크리트 슬래브 춤, 슬래브 유효폭, 및 콘크리트 슬래브의 지지방식 별로 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 매입형 합성보의 경우, 별도의 전단연결재를 설치하지 않아도 자체가 가지고 있는 기계적 화학적 부착응력으로 인해 완전합성보에 비해서 0.48~0.98의 전단합성비를 나타내었다.
  9. 홍갑표;김석구 599
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    건물이 고층화되어 가면서 철골구조 사용이 빈번해지고 있으며 철골구조물의 큰 축력을 받는 기둥에 있어서 이음부 설계가 중요한 문제가 되고 있다. 한편, 미국 AISC 기준에서는 기둥이음에서 지압내력으로 모든 압축축력을 전달할 수도 있으나, 우리나라 기준에서는 소요압축축력의 1/4만을 접촉면에 의해 직접전달 시킬 수 있다고 제한함에 따라 메탈터치를 활용한 기둥이음에 대한 새로운 방법의 개발이 제한되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 기존 볼트, 용접 체결된 실험체에 이음부 틈의 크기를 매개변수로 하는 실험체의 응력전달체계를 규명하고, 메탈터치 정도에 따른 철골기둥 이음부의 압축축력전달 메카니즘을 검증한다. 또한 해석과 실험을 통하여 틈의 크기에 따른 거동 양상을 파악하여 메탈터치에 의한 이음부에서의 응력전달체계에 대한 확인과 이론적 기초를 제시하고자 한다.
  10. 이상섭;배규웅 609
    PDF KSCI
    유럽을 중심으로 스틸스터드의 약점으로 지목 받고 있는 열교현상을 억제하기 위한 스터드 개선 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구는 크게 마감재와 접촉 면적을 줄이는 방법, 웨브면에서 열전달 경로를 늘이는 방법, 열전도성이 낮은 소재를 사용하는 방법, 그리고 스터드를 피복하는 방법으로 구분할 수 있다. 비교적 저층의 주거용 건축물을 대상으로 하는 국외의 경우 에너지 소비에 초점이 맞춰져 있지만, 본 연구의 경우 중층화를 대비하여 구조적 성능도 고려하여 아연도금강판(SGC58)과 FRP를 에폭시로 부착하여 150SL 형태의 복합스터드를 개발하였다. 복합스터드의 소재로는 두께 1.0mm과 1.2mm 강판과 두께 4mm(4ply), 6mm(6ply)의 FRP를 적용하였고, 4가지의 접합 상세에 대한 제작 및 실험을 통해 최종적으로 우수한 결과를 보인 2가지를 선택하였다. 이와 같은 과정을 거쳐 개발된 복합스터드의 압축 성능을 확인하기 위해 2가지 접합 상세에 대해 단면 높이인 150mm에 대해 3, 6, 9, 12배 길이에 대해 압축 실험을 계획하였고, 기존 스틸 스터드와 비교하기 위하여 동일 형태의 비교 실험체도 제작하였다. 실험결과, 복합스터드의 최대하중은 강판 두께 1.0mm인 경우 동일 두께의 스틸 스터드보다 평균 1.62배, 1.2mm인 경우 평균 1.46배 증가하였으며, 가력 종료 시점에 이르기까지 일체 거동을 보여 구조적으로 우수함이 입증되었다.
  11. 박대용;장석윤 621
    PDF KSCI
    본 연구에서는 보강판의 좌굴방지를 위해 기존에 주로 사용되는 보강재를 복합재료를 사용하여 대체하는 새로운 개념을 소개한다. 강재 보강재를 복합재료로 대체함으로써 용접의 불편함과 피로 등에 의한 손상 및 부식을 원천적으로 제거할 수 있다. 강판에 접착되는 복합재료는 강판이 좌굴할 때까지 완전히 접착된 것으로 가정하였다. 이렇게 구성되는 판은 길이와 폭 방향으로 변단면의 형태를 가지며 비등방성의 재료특성을 나타낸다. 이러한 비등방성 변단면 판의 좌굴해석을 위해 범용 유한요소 프로그램인 LUSAS를 사용하였으며 여러 가지 매개변수 변화 해석을 통해 비등방성 변단면 판의 좌굴거동 특성을 살펴보았다.
  12. 양재근;김호근;김기환 629
    PDF KSCI
    철골조는 작용하중을 지탱하기 위한 구조시스템 중의 하나로 널리 사용되고 있고, 보와 기둥의 강성, 보와 기둥의 강성, 지점조건, 보강의 유무, $P-{\Delta}$효과 등의 변화에 따른 영향들을 포함하는 최적의 설계를 필요로 한다. 본 연구는 볼트 수의 변화에 의한 더블앵글 접합부의 회전강성 변화가 철골조의 거동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 진행되었다. 또한, 수평 수직하중을 동시에 받는 더블앵글로 접합된 골조의 처짐에 대한 제한 조건을 만족하도록 하는 최대 허용하중 산정에 관한 연구도 병행하였다. 더블앵글 접합부의 회전강성을 얻기 위하여 접합부 실험을 수행하였고, 골조의 처짐 및 최대 작용하중을 정확하게 파악하기 위한 단순해석 모델도 제안하였다.
  13. 이도형;함정태;김성배;김영호;김상섭 641
    PDF KSCI
    철골 기둥-보 강축 접합부에 대한 연구는 그 동안 국내외에서 오랜 기간 연구가 진행되어 내진성능 및 접합부의 강도를 개선시킬 수 있는 많은 접합 형식이 개발되어 사용 중에 있으나, 약축 접합 형식에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 또한 현재 국내에서는 시공성을 고려하여 기존의 브라켓형식 용접 접합부를 선호하고 있으나, 용접량이 많아 취성적인 거동이 우려되며 과대 설계된 경향이 있다. 본 연구의 실험 결과에서 기존 브라켓 형식 용접접합은 용접량이 과도한 것으로 나타났으며, 기둥 웨브와 보의 웨브의 용접은 불필요한 것으로 판단된다. 그리고 본 연구에서 제안한 새로운 기둥-보 약축 접합형식들에 대한 실험 결과에서 기존 브라켓형식 용접접합보다 우수한 내력 및 연성을 보유하여 구조적으로 안전함을 확인할 수 있었다.
  14. 장경호;장갑철;이찬호;이은택 653
    PDF KSCI
    도심지의 토지 이용률을 높이기 위하여 상대적으로 단면이 작은 원형 강교각의 건설이 요구되고 있다. 이때 줄어든 단면으로 인해 감소된 좌굴내하력을 높이는 방안으로 수직보강재의 적용을 고려할 수 있다. 그러나 수직보강재를 적용함으로써 얻어질 수 있는 좌굴내하력의 증가효과는 아직 명확하지 않다. 본 연구에서는 기하학적, 재료학적 비선형을 고려한 탄소성 유한요소해석을 수행하여 원형강교각의 반지름-두께비에 따른 수직보강재의 수가 좌굴내하력에 미치는 영향을 명확히 하였다. 또한, 수직보강재의 폭과 두께, 원형강교각의 세장비에 따른 좌굴해석을 수행하여 그 관계를 명확히 하였다.
  15. 홍갑표;김석구 661
    PDF KSCI
    철골구조에 있어서 기둥 이음부의 설계는 단순히 적당한 틈에 용접이나 볼트에 의한 이음으로 해석 및 설계가 이루어지고 있는 것이 보편적인 현실이다. 이때 이음부에서 메탈터치에 의하여 상부의 응력을 하부로 전달하는 정도를 규정하는 기준은 각 나라마다 다르다. 미국은 설계자의 판단에 따라 모두 전달 가능하다는 규정아래 설계가 이루어지고 있으며, 우리나라와 일본의 경우는 25%까지 전달 가능하다는 규준에 의해 설계가 이루어지고 있어 그 차이가 너무 크다. 따라서 본 연구에서는 메탈터치에 의한 이음의 응력체계를 규명하여 이음의 합리성을 증진시키고, 이음의 경제성 및 시공성을 위해 틈의 위치 및 이음방법을 매개변수로 하여 메탈터치 실험을 실시하여 미국 및 일본 규준과 비교하였다. 또한 메탈터치 이음부의 거동을 실험적인 방법과 해석적인 방법을 통하여 분석하여 메탈터치 이음부의 설계에 필요한 기초 자료를 제공하고자 한다.
  16. 허병욱;배규웅;문태섭 671
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    본 연구는 부분 전단연결을 가지는 강-콘크리트 합성보의 처짐에 미치는 전단슬립의 영향을 조사하는 것이다. 현재 각국의 설계규준에서는 합성보의 처짐 계산시 전단연결재의 강도와 관련되어 있지만, 본 연구에서는 하중조건에 상관없는 전단연결재의 강성에 기반을 둔 정확한 해를 유도하였다. 우선, 평형조건, 곡률의 적합조건에 기반을 둔 3가지 하중조건에서의 합성보의 등가강성을 유도하고, 이로부터 하중조건에 상관없이 슬립의 영향을 적용할 수 있는 간편한 제안식을 유도하였다. 이러한 제안식의 타당성을 검증하기 위해서 현재 AISC에서 사용하고 있는 합성보의 유효강성 및 Nie가 제안한 식과 비교하였다. 일반적으로 사용되는 보의 경우, 전단슬립의 영향은 스팬이 짧을 경우, AISC에 비해서 최대 18%까지의 강성의 감소를 나타냄을 알 수 있었다. 완전합성보의 경우, AISC의 제안 값이 본 연구의 결과 보다 크게 나타났는데, 이는 안전측이 되지 못함을 알 수 있었으며, 불완전 합성보의 경우, AISC 제안식이 본 연구보다 강성을 과소 평가하는 결과를 나타내었다.
  17. 최세휴 683
    PDF KSCI
    본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 공간 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.
  18. 김영주;오상훈;문태섭 695
    PDF KSCI
    본 논문에서는 4개의 철골 해석모델과 1개의 합성보 해석모델에 대한 단조가력 해석의 결과를 나타냈다. 철골 기둥-보 접합부에서 웨브의 모멘트 전달효율과 변형도 집중에 대해서 조사하였다. 해석결과 각형기둥을 가진 모델의 모멘트 전달효율은 각형기둥 플랜지의 면외변형 때문에 H-기둥을 가진 모델에 비해서 빈약했다. 스캘럽과 얇은 각형기둥 두께 및 슬래브도 또한 모멘트 전달효율의 저하를 가져오는 원인으로서, 이는 보-기둥 접합부의 파단을 초래할 가능성이 크다. 해석 결과는 실험결과와 비교하였다. 실험결과를 기초로 하면, 각형기둥 또는 슬래브가 있는 접합부의 변형능력은 빈약한 모멘트 전달효율과 이에 따른 플랜지의 변형도 집중에 의해 감소했다.
  19. 조재병;임석빈 705
    PDF KSCI
    콘크리트에 강관을 매입하여 만든 핀컵의 역학적 거동을 파악하기 위해 재하 시험을 수행하였다. 핀컵에 핀을 각기 다른 깊이로 근입하고, 핀의 근입 방향에 직각인 방향으로 변위가 일정한 속도로 증가하도록 변위를 제어하면서 하중을 증가시켰다. 시험을 통해 관찰한 핀컵 강관과 핀컵 주변의 콘크리트 변형 및 파괴 형태를 바탕으로 계산모델을 구성하고, 핀컵의 역학적 거동을 예측할 수 있는 계산식을 유도하였다. 제안된 계산식과 시험결과는 서로 좋은 관련성을 보이며, 일정한 범위 내에 분포하는 것으로 나타났다. 시험값과 계산값을 비교한 결과 핀컵 최대 저항력의 평균과 생존확률 95% 값은 각각 계산식에 보정계수 1.01과 0.92를 곱한 값과 같은 것으로 나타났다.
  20. 조재병 713
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    거동이 복잡한 실제 구조물의 사용하중으로 인한 피로 균열 해석 방법을 제시하기 위해 구 당산철교 플레이트교 세로보에 발생한 피로균열을 대상으로 하여 사용 기간에 따른 피로균열의 길이를 계산하였다. 계산의 편리와 컴퓨터의 계산 용량 등을 고려하여 특정 부분만 정밀하게 해석하였고, 구조해석의 오차와 열차의 운행 하중 등을 고려하기 위해 여러 보정계수를 사용하였다. 상부구조 1개 경간을 보요소로 모델링하여 열차 통과로 인한 세로보의 거동 이력을 해석하였으며, 세로보 연결부의 플랜지가 절취된 곳에 집중된 응력을 구하기 위하여 세로보 한 개를 쉘요소로 모델링하여 정밀해석을 수행하였다. 피로균열의 진행은 파괴역학적 모델을 사용하여 계산하였으며, 응력확대계수는 유한요소해석 방법으로 J-Integral를 구하여 환산한 값을 사용하였다. 가정한 초기균열의 크기와 균열 진행속도 계산식에 따라 차이는 있으나 계산된 피로균열의 길이는 현장에서 조사된 피로균열길이에 잘 부합되는 것으로 나타났다.