• 대한기계학회논문집A
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• 제41권10호
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• pp.983-989
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• 2017

본 논문에서는 첨단복합재의 볼트단일접합 베어링강도에 대한 시험적 평가 결과를 수록하였다. 볼트단일접합 시험은 stabilized 접합과 unstabilized 접합에 대하여 수행하였다. Stabilized 접합은 접합부 면외회전을 제한하는 접합이다. Unstabilized 접합은 면외변위를 제한하지 않는 접합이다. 볼트 단일접합에서 적층판의 베어링강도 값은 적층판 내 적층각 $0^{\circ}$, $+45^{\circ}$, $-45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 비율에 영향이 없음을 보여준다. 볼트접합부 면외거동의 영향으로 unstabilized 볼트 단일접합 베어링 강도값이 stabilized 볼트 단일접합 베어링 강도값 보다 작음을 보여주고 있다. 본 논문에 사용된 복합재료는 $177^{\circ}C(350^{\circ}F)$에서 경화되는 Carbon/Epoxy UD Tape 프리프레그이다. 표준각 $0^{\circ}$, $+45^{\circ}$, $-45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 층으로 적층된 8종류의 적층판에서 총 112개 볼트단일접합 시험시편을 구성하였다. Stabilized 접합과 unstabilized 접합의 시험방법은 ASTM-D-5961M 규정을 사용하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권3호
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• pp.1-8
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• 2008

볼트 간격에 따른 국내산 낙엽송 집성재 이중 볼트접합부의 내력성능을 검토하기 위하여 휨 type 전단강도실험을 실시하였다. 전단시편은 강판삽입형 볼트접합부 시편으로서 볼트구멍은 볼트직경(12 mm, 16 mm), 볼트 개수(단일 볼트 : Control, 이중 볼트), 볼트 열 방향(섬유평행 : Type-A, 섬유직교 : Type-B) 그리고 볼트 간격(Type-A : 4 d, 7 d, Type-B : 3 d, 5 d)을 달리하여 제작하였다. 조건에 따른 볼트접합부의 강도성능과 파괴형상을 비교, 검토하였다. 설계표준(KBCS, 2000)시 볼트간격이 감소된 기준허용전단내력에 대한 저감계수를 산출하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 단일 볼트접합부와 Type-A의 이중 볼트접합부의 볼트 한 개당 지압응력은 볼트의 직경, 볼트 간격과 비례 관계를 보여주었다. Type-B의 지압응력은 볼트의 직경이 증가할 때 감소하였고, 볼트 간격이 증가할 때 2~10% 정도 감소하였다. 2) 단일 볼트접합부와 Type-A의 이중 볼트접합부의 파괴형상은 연단거리 방향으로 할렬파단이 일어났다. Type-B의 경우 볼트간격이 3 d일 때 인장부위 볼트가 압축부위 볼트보다 더 굴곡되었고 인장부위볼트에서 할렬파단이 시작되었다. 5 d 시편의 경우 인장부위와 압축부위 볼트의 굴곡은 비슷하게 나타났으며, 압축부위볼트에서 할렬파단이 시작되었다. 3) 설계표준시 기준볼트 간격(Type A : 7 d, Type B : 5 d)에 따른 항복하중을 무차원화시켜 저감계수를 산출하였다. 12 mm 볼트접합부의 경우 Type-A인 볼트 간격 4d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 각각 0.87, 0.55였고 Type-B인 볼트 간격 3 d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.91, 0.55였다. 16 mm 볼트접합부의 경우 Type-A인 볼트 간격 4 d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.96, 0.76이었고 Type-B인 볼트 간격 3 d, 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.91, 0.77이었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.341-352
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• 2017

강구조물을 접합하는 대표적인 두 가지 방법으로는 용접접합과 볼트접합이 있다. 이중 잘 접합된 볼트접합은 지압메카니즘에 의한 강도상승과 연성거동을 기대할 수 있다. 이러한 볼트접합부의 연성능력을 충분히 활용하기 위해 본 연구에서는 합리적인 단일볼트접합부의 힘-변형관계 및 지압강도 산정식을 제안하고자 하였다. 볼트접합부의 경계조건 및 기하학적인 요소를 고려하여 체계적으로 단일볼트 실험을 수행하였다. 현행 설계기준의 볼트접합부의 지압강도 산정식의 모순점을 해결하기 위해 새로운 지압강도 설계식 및 변형한계 산정식을 제안하였다. 또한 접합부의 강성, 강도, 기하학적 조건 등을 반영할 수 있는 힘-변형관계식을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 지압강도식 및 힘-변형관계식은 현행설계기준보다 합리적으로 실험결과를 예측하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.43-53
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• 2014

단일판접합(Single Plate Connections, 이하 SPC라 함)은 단순전단접합의 일종으로 한 장의 강판을 지지부재인 기둥이나 큰보의 웨브에 공장용접하고 보를 현장고력볼트로 접합하기 때문에 시공이 간편하고, 경제성이 있어 강구조 및 합성구조에서 널리 사용되고 있다. 일반형 단일판접합부의 고력볼트는 수직 1열로 2~12개가 사용되며, 단순보의 단부에서 필요한 회전유연성을 확보하기 위하여 고력볼트직경과 구멍형태에 따라 판의 두께를 제한하여 설계한다. SPC에서 편심전단을 받는 고력볼트군의 강도를 산정할 때, 고력볼트의 전단강도나, 판의 지압강도 또는 찢김(Tear-out)강도 중 최소값에 의해 설계강도가 결정되는데, 만약 연단고력볼트의 수직연단거리에 의한 찢김에 의해 고력볼트군의 강도가 결정될 때에는 매우 보수적으로 설계된다. 따라서 본 연구에서는 고력볼트의 반력각도에 의한 실제 경사연단거리를 구하고 이를 근거로 설계강도를 산정하는 설계절차를 제안하였다. 편심전단을 받는 '약-판/강-고력고력볼트' 설계모델의 일반형 단일판접합부 고력볼트군 해석을 위해 탄성벡터법(EVM)과 소성법인 수간회전중심법(ICM)을 이용해 그 효과를 비교하였다. 또한 실용적이고 편리한 설계를 위하여 경사연단거리를 고려한 일반형 단일판접합부의 설계도표를 제안한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.1-12
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• 2015

잘 접합된 볼트접합부는 볼트의 전단파단이 발생할 때 까지 지압 메커니즘에 의하여 훌륭한 연성거동을 보인다. 이러한 볼트접합부에 내재된 연성 능력을 최대한 활용한다면 중력하중, 풍하중, 지진하중 등 다양한 하중에 대하여 활용하여 접합비용의 경제성 제고에 기여할 수 있다. 편심하중을 받는 볼트접합부의 경우 보수적인 탄성해석법과 합리적으로 볼트접합부의 연성거동을 활용할 수 있는 극한강도 해석법이 존재하나 기존의 극한강도해석법은 오늘날 다양한 소재와 설계조건의 다양화에도 불구하고 하나의 소재와 조건으로 이루어진 실험식에 의존하고 있다. 본 연구의 주된 목적은 체계화된 단일볼트의 실험을 기반으로 볼트의 일반화된 힘-변형 관계식을 정립하는 것이다. 실험결과를 토대로 볼트접합부의 기하학적인 요소(볼트의 직경, 플레이트의 두께) 및 강도가 힘-변형 관계에 주된 영향을 미치는 요소라는 것을 알 수 있다. 실험결과를 순간중심회전법에 적용하여 보다 정확하고 경제적인 편심하중을 받는 군볼트 접합부 설계가 가능하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.565-574
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• 2004

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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.279-286
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• 2021

본 논문에서는 풍력터빈과 하부구조물을 연결하는 L형 플랜지 볼트 접합부의 거동 특성에 대한 연구를 수행하였다. L형 플랜지 볼트 접합부는 링(Ring) 형태의 L형 단면 플랜지가 볼트에 의해 상하 체결되는 방식으로서 국내 풍력터빈에서 주로 적용되고 있는 연결방식이다. 특히 풍력타워 구조물은 이들 연결부의 손상이 전체 구조시스템의 붕괴로 이어질 수 있으므로 중요한 구조 요소 중 하나이다. 따라서 L형 플랜지 볼트 접합부에 대한 정확한 거동 특성의 이해가 필요하다. 본 연구에서는 FE 해석을 통하여 L형 플랜지에 작용하는 외력과 볼트장력의 관계, 그리고 L형 플랜지의 응력분포 변화를 외력 작용 단계별로 분석하였다. 여기서 FE 해석모델은 실제 링 형태의 L형 플랜지를 단일볼트의 L형 플랜지로 이상화하였다. 또한 볼트장력과 작용외력의 관계를 이론적으로 제안한 Petersen, Schmidt와 Neuper 그리고 VDI 2230의 볼트-외력 곡선모델에서 언급되는 접합부의 거동 불연속점과 FE 해석결과를 비교함으로써 FE 해석조건의 적절성을 검증하고, 각 볼트-외력 곡선모델의 특징과 L형 플랜지 볼트 접합부 거동 특성을 분석하였다. 그리고 L형 플랜지 단면 제원을 일부 변화시켜 볼트-외력 곡선의 변화를 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.387-392
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• 2019

본 연구에서는 볼트 접합부 건전성 모니터링을 위하여 이중(dual) 압전재료 기법인 전달 임피던스 기법(transfer impedance technique)을 이용하여 볼트 이완을 탐지할 수 있는 기법을 연구한다. 전달 임피던스 기법에서는 하나의 압전재료가 탄성파를 가진하고 다른 압전재료가 이를 센싱함으로서 결함 등에 의한 탄성파 전파의 변화를 감지한다. 한편, 단일 압전재료 기법을 이용하기 위해서는 고가의 임피던스 분석기(impedance analyser)를 이용해야 하지만, 전달 임피던스 기법은 임피던스 분석기를 대체하여 일반적인 함수발생기(function generator)와 디지털 멀티미터(digital multimeter)를 이용한 결함탐지가 가능하기 때문에 저비용의 결함탐지를 수행할 수 있다. 고력볼트 접합부로 구성된 강판 프레임 실험체를 제작하고, 볼트의 조임력을 단계적으로 감소시키며 실험을 수행하였다. 전달 임피던스 기법을 이용하여 손상지수를 구하였고 이를 이용하여 결함 유무를 합리적으로 판정할 수 있었으며, 볼트 이완의 정도가 커질수록 손상지수가 증가함을 알 수 있었다. 동일한 실험체에 대하여 임피던스 분석기를 이용한 단일 압전재료 기법에 대한 실험을 수행하여 결과를 비교하였는데, 결함정도가 커질수록 손상지수가 모두 증가하는 유사한 경향을 보였다. 즉, 고가의 임피던스 분석기를 배제하고 저비용으로 볼트 접합부의 결함상태 추정이 가능한 것으로 판단된다. 향후 결함위치 및 정도를 판정할 수 있는 연구가 추가된다면 볼트 접합부 건전성 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.393-400
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• 2014

구조물은 사고 혹은 테러에 의한 공격 등과 같은 차량에 의한 충돌에 노출되어 있으며, 차량 충격이 구조물의 주요 기둥에 발생 할 경우 구조물 전체가 연쇄붕괴로 인하여 붕괴 할 수 있다. 이 연구에서는 차량 충격하중을 받는 강재 기둥과 콘크리트 기초 상부 접합부의 거동 및 보강방법에 관하여 분석하였다. 충돌해석을 위하여 모델링 된 단일 강재 기둥의 크기와 기둥이 받는 축 하중의 양은 일반적인 3층, 6 m길이의 3경간 구조물의 1층에 위치한 기둥으로 가정하였다. 또한 충돌해석에 사용한 8톤 트럭은 미국 NCAC(National Crash Analysis Center)에서 제공한 모델을 사용하였다. 충돌 해석은 상용 유한요소 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였으며 차량 충돌해석 해석 결과, 충격하중을 받는 기둥은 기초 상부 앵커볼트 및 접합부 형태에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.