• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.417-428
• /
• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제15권5호통권66호
• /
• pp.561-570
• /
• 2003

본 논문은 스테인리스강관과 일반구조용강관의 비교를 통한 스테인리스 강관의 건축구조용 강재로서 적용성 검토를 위해, 폭(지름)-두께비, 단면형상을 주요 변수로 한 소재의 인장강도실험과 단주의 압축강도실험을 실시하여 소재의 기계적 성질과 단주의 강도 및 거동을 파악한다. 실험결과, 스테인리스강관은일반구조용 강관에 비해 인장내력, 항복비, 연신율, 에너지흡수능력 등이 월등히 우수한 것으로 나타났다. 항복내력 또한 KS규격 항복강도 $2.1tf/cm^2$ 나 일본 스테인리스설계기준강도 $2.4tf/cm^2$ 을 충분히 만족한 값으로 일반구조용 강판보다 더 높은 값을 보였다. 스테인리스 각형강관은 일반구조용 각형강관에 비해 폭-두께비의 제한값을 초과하는 경우에도 국부좌굴에 의한 급격한 내력저하 없이 연성적인 거동을 보이나 소성가공에 의한 영향은 폭-두께비가 증가하면서 더 많이 받는 것으로 나타났으며, 스테인리스 원형강관은 일반구조용 원형강관보다 지름-두께비가 증가함에 따라 국부좌굴과 소성가공의 영향을 더 적게 받는 것으로 나타났다. 소성변형능력 또한 일반구조용 강관에 비해 스테인리스 강관이 우수하게 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.737-745
• /
• 2011

콘크리트충전강관(Concrete Filled Tube 이하 CFT)구조는 강관 속에 콘크리트를 충전시킨 구조물로서 강관은 콘크리트를 구속시켜 압축내력을 증가시키며 콘크리트는 강관의 국부좌굴을 감소시키는 역할을 한다. CFT구조의 기둥-보 접합부는 강관의 국부좌굴을 방지하기위해 다이아프램이 필요하다. 외측다이아프램 형식은 관통다이아프램 형식보다 콘크리트의 충전성이 좋으나 시공성과 건축설비와 공조하는 측면에서 불편함이 있다. 이 연구는 원형CFT구조의 접합부의 상, 하부에 각각 다른 형식의 다이아프램을 적용시켜 콘크리트 충전성을 개선시킨 구조의 구조성능을 실험과 유한요소해석 프로그램을 통하여 알아보았다. CFT구조 접합부의 상부 다이아프램은 외측다이아프램 형식으로 하고 하부 다이아프램은 관통다이아프램 형식으로 하였다. 이것은 건축물에서 바닥슬래브가 있으므로 상부 다이아프램은 바닥슬래브와 일체가 되고 하부 다이아프램으로 관통다이아프램을 적용하여 건축설비와의 마찰을 피하고자 한 것이다. 결과적으로 충전성을 개선시킨 CFT구조의 구조성능은 상, 하부 모두 관통다이아프램을 적용한 구조와 비교하면 동일 하다는 것을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제36권3호
• /
• pp.471-491
• /
• 2016

고전적인 한계 평형 해석에서 얕은 기초의 지지력은 토체 내부의 파괴면을 가정하여 시작한다. 하지만 입상체 역학의 관점에서 토체의 파괴는 접촉력 사슬 구조의 국부적인 좌굴에 의해 시작된다. 본 연구에서는 모형 토립자를 이용하여 구성한 입상체 상부에 얕은 기초 하중을 재하하여 파괴 시까지 입상체 내부의 접촉력 사슬 분포가 어떻게 변화하는지 관찰하였다. 초기 결함이 없이 규칙적인 구조를 가지는 조건과 입상체 하부에 초기 국부적인 불완전성이 있는 조건을 가진 두 가지 종류의 입상체를 준비하여 실험하였다. 입상체 내부에서 발생하는 접촉력 사슬 구조의 방향 분포는 초기 불완전성의 여부에 따라 매우 큰 차이를 보였다. 초기 불완전성이 있는 입상체는 결함이 없는 입상체가 견딘 하중의 67%만을 견딜 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권8호
• /
• pp.456-464
• /
• 2016

건설 재료가 나날이 발전함에 따라 재료 강도는 과거에 비하여 획기적으로 증대 되었으며, 이는 구조물의 자중을 경감 시켜 경제적인 설계를 가능하게 할 뿐 아니라, 심미적 요건까지 만족 시키고 있다. 특히 고강도 강재의 경우, 항복강도는 약 480MPa로, 일반 구조용 강재 보다 약 50% 더 크다. 그러나 고강도 재료의 사용은 단면을 세장하게 하여 국부 좌굴 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 세장 단면은 탄성 좌굴을 일으킬 수 있으며, 탄성 좌굴 강도는 경계조건에 대하여 매우 민감하다. I형 거더의 경우 복부판은 압축 플랜지의 경계조건을 결정하므로, 복부판의 강성은 얇은 압축 플랜지의 탄성 좌굴 강도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통해 플랜지 및 복부판의 세장비가 휨 모멘트를 받는 이축대칭 I형 거더의 플랜지 탄성좌굴에 미치는 영향을 분석 하였다. 유한요소해석결과, 탄성좌굴강도와 좌굴모드는 복부판의 지지조건의 영향 뿐 아니라 플랜지와 복부판의 세장비의 비율에 따라 큰 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 전산구조공학
• /
• 제8권4호
• /
• pp.149-158
• /
• 1995

열간압연된 형강은 수직재나 휨재 등으로 사용할 때 파이프나 덕트 등의 설비에 필요한 공간을 확보하기 위해 웨브에 개구부를 두기도 한다. 개구부를 갖는 형강의 웨브는 면내력을 받는 사각형 평판으로 고려하여 좌굴하중을 구하였다. 재하변은 단순지지로 하고 재하변은 직각인 변은 탄성지지단으로 보고 해석하였으며, 국부좌굴에 대한 보강을 위해 개구부 주위(하중 방향과 평행한 두변)에 보강재를 두어 단면 손실에 대한 좌굴하중의 감소를 보강하였다. 본 연구에서는 평판에 대한 고전적인 이론해와 유한요소에 의한 해석해를 비교하여, 해석에 대한 해의 정확성을 검증한 후 개구부의 크기, 보강재의 크기와 탄성지지단의 비틀림 상수의 변화에 대한 효과를 알아보았다. 그 결과 이론해와 해석해의 오차는 0.31%로 상당히 정밀한 해석해를 얻었으며, 비틀림 상수의 크기와 보강재의 크기에 따라 유공 보강판의 효과적인 개구부 크기를 결정하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.493-501
• /
• 2007

최근, 국내에서는 물량절감과 경제성 확보를 목적으로 변단면 부재의 적용이 활발히 이루어지고 있으나 재료비선형을 이용한 설계방법으로는 취성파괴의 문제점에 대한 명확한 해결책을 제시하지 못하고 있으며, 변단면 부재의 초기변형, 폭두께비, 웨브 스티프너, 횡지지 거리등에 관한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존에 연구된 이론식과 재료 및 기하 비선형 해석으로 신뢰성이 입증된 범용 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS 9.0을 이용하여 춤이 큰 변단면 H형 보의 해석 모델을 완성하고 실험결과를 바탕으로 판-폭두께비와 비지지거리를 주요변수로 좌굴 및 극한내력을 평가하여, 웨브의 판폭두께비가 클 경우 좌굴내력이 감소하며, 횡 비지지 거리를 짧게 할 경우 연성능력을 향상시킬수 있음을 확인 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.131-139
• /
• 2013

본 연구의 목적은 H-형강 압축재의 온도상승에 따른 파괴거동을 중심으로 압축력과 파괴온도의 상관관계를 파악하기 위한 실험을 수행하는 것이다. SS400 강재로 제작된 H-형강의 시험체를 선정하여, ISO 834의 재하가열 시험방법에 따라 온도 상승에 대한 실험을 한국방재시험연구원(FILK)에서 수행하였다. 고온상태의 강재에 대한 항복강도 및 탄성계수의 감소계수는 EC3 (Eurocode3) Part 1.2 (1993) 관계식을 근거로 하여 파괴온도시 국부 및 전체좌굴 응력도와 항복응력도를 실험결과와 비교 검토하였다. 실험조건은 세장비 45.4이고 상온에서의 항복내력에 대한 50%, 70%, 80%를 재하압축력으로 설정하여 파괴온도를 측정하였다. 파괴온도와 재하압축력에 대한 실험결과로 부터 온도상승에 따른 내력은 탄성 좌굴강도보다는 항복내력에 근접함을 파악할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권4호
• /
• pp.479-490
• /
• 2012

본 연구에서는 고강도 강재의 플랜지 폭두께비가 강도 및 회전능력에 미치는 영향을 분석하고자 인장강도 800MPa급 고강도 강재인 HSB800, HSA800의 조립 H형강 보에 대해 실물대실험 연구를 수행하였다. 일반강재의 실험결과를 바탕으로 정립된 현행 기준의 폭두께비 규정을 고강도 강재에 그대로 확대 적용할 수 있는지의 여부를 평가하는 것을 연구의 주 목표로 하였다. 실험결과 고강도 휨부재는 강도측면에서 매우 만족스러운 성능을 발현하였으나, 회전능력측면에서는 일반강재 대비 부족한 성능을 발휘하였다. 이러한 고강도 강재의 부족한 회전능력은 항복참(yield plateau)의 부재와 높은 항복비를 갖는 고강도강의 재료적 특성과 관련됨을 입증하였다. 잔류응력 측정결과 잔류응력의 크기는 소재의 항복강도와 무관함을 재확인 할 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.590-596
• /
• 2009

본 연구에서는 탄소, 유리, 케블라 및 탄소-케블라 하이브리드 섬유로 제작된 원형튜브를 이용하여 각 소재별 에너지 흡수특성과 파손메커니즘을 규명하였다. 이를 위해 각 튜브에 대한 10mm/min의 준정적 압축시험을 수행하였다. 시험결과 탄소섬유 튜브가 가장 에너지 흡수특성이 우수했으며 탄소-케블라 하이브리드 섬유 튜브가 가장 낮은 에너지 흡수율을 보였다. 또한, 각 소재별 에너지 흡수메커니즘을 분석한 결과 탄소 및 유리섬유튜브는 취성파괴 모드로 압축되었다. 또한, 케블라 섬유 튜브는 국부좌굴에 의한 접힘모드가 지배적이고, 탄소와 케블라 하이브리드 섬유 튜브의 경우 단층굽힘과 국부좌굴모드가 혼합되어 나타났다.