• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제14권4호
• /
• pp.537-549
• /
• 2001

본 논문은 강 뼈대 구조물의 보-기둥 접합부의 사실적인 상태를 묘사하기 위하여 부분구속 접합부(Partially Restrained (PR) connections)를 고려한 지진하중 상태하의 신뢰성 해석과 접합부 및 그들에 내재된 불확실성이 구조물의 위험도에 미치는 영향에 관한 연구이다. 신뢰성해석을 위하여 응답면기법(Response Surface Method), 유한요소법(Finite Element Method), 일차신뢰도법(First Order Reliability Method), 그리고 반복선형보간 기법(Iterative Linear Interpolation Scheme)을 효과적으로 결합한 추계유한요소법(Stochastic Finite Element Method)을 제안하였다 일반적으로 모멘트-상대회전각 곡선에 의해서 표현되는 보-기둥에 대한 부분구속 접합부(PR connections)의 거동이 본 논문에서는 네 개의 매개변수를 사용하는 리차드 모델(Four-parameter Richard Model)을 사용하여 모사하였다. 지진하중에 대하여, 부분구속 접합부에서의 재하(Loading), 제하(Unloading) 및 재재하(Reloading) 거동은 모멘트-상대회전각 곡선과 Masing법칙을 사용하여 표현하였다. 시간영역에서 지진가속도를 구조물에 작용시킴으로써 지진하중의 사실적인 재현을 도모하였다. 다양한 주요 비선형성의 원인들을 고려한 부분구속 접합부를 가지는 강 뼈대 구조물의 신뢰성해석이 지진위험도를 평가하기 위하여 수행되었다. 제안된 기법의 명확한 이해를 돕기 위하여 한 예제를 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.319-326
• /
• 2009

정(井)자형 H형강을 강축의 수직 방향에 대해 띠판으로 연결한 조립보를 수평버팀대로 사용하면 구조적으로 약축 방향의 세장비를 줄여 구조 효율을 높일 수 있으며 또한 이를 구조물 지하 골조의 일부로 사용하여 시공성을 개선시킬 수 있다. 이 시스템의 H형강이 서로 만나는 교차 부분에는 콘크리트가 채워지고 그 사각형 가운데는 철근콘크리트 기둥이 위치하게 된다. 보-기둥 접합부의 뚫림 전단거동은, 사변을 구속하고 있는 H형강에 의해 전단균열에 의한 방사변형이 구속되어지며, H형강이 접합부를 충분히 구속할 수 있는 경우 하중 전달이 효과적으로 이루어지고, 일반적인 경우의 뚫림 전단강도보다는 더 큰 내력을 가지게 된다. 이 현상을 확인하기 위하여 구속 여부와 기둥면에서 구속 H형강까지의 거리를 변수로 하여 실험하였다. 실험 결과는 콘크리트구조설계기준을 준용하여 얻은 식과 비교하였고, 제안된 식을 통하여 계산된 결과는 실험을 통해 얻은 뚫림 전단강도와 비슷한 결과를 나타냈다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권4호
• /
• pp.383-398
• /
• 2012

본 연구의 목적은 리브 보강된 강관 접합부의 유한요소 해석을 통하여 접합부의 극한강도를 추정하고 그 거동을 파악하는 것이다. 가셋트 강관 접합부의 강도는 관벽 모멘트에 의한 국부적인 응력집중 및 국부 소성화에 의해 크게 저하된다. 이러한 국부적인 응력분포를 재분배 시킬 목적으로 가셋트 상하 단부에 보강플레이트를 부착하고 있다. 이러한 접합부의 거동은 보강된 리브의 형상 및 보강 방법등에 따라 보강하지 않은 경우와 상당히 다르지만 현행 강관구조 설계식은 제한적인 부분만 다루고 있다. 따라서 본 연구에서는 ABAQUS 6.5.1을 사용하여 리브로 보강된 가셋트-강관 접합부의 거동과 구조적 성능을 파악하고 기존 접합부 내력식과 비교하여 리브 보강된 플레이트 원형 강관 X형 접합부에 적합한 내력식을 제안하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.289-298
• /
• 2015

CFT 구조는 각형이나 원형강관에 콘크리트가 충전된 구조로서, 강관은 콘크리트를 구속하고 콘크리트는 강관의 좌굴을 방지함으로써 부재의 강성 및 강도를 증가시킬 수 있다. 이에 본 연구는 관통 다이아프램 충전개구부 형상이 각형CFT 기둥-보 접합부의 내력에 미치는 영향을 실험을 통해 확인한 후, 유한요소해석을 수행하여 실험 결과와 비교 검증했다. 이로써 각형CFT 기둥-보 접합부의 내력은 관통 다이아프램의 개구부 면적이 같을 경우 그 형상에 크게 영향을 받지 않으며, 관통 다이아프램과 보 플랜지의 접합부분 형상 및 치수가 동일하면, 보에 발생한 휨응력이 다이아프램을 통해 기둥으로 전달되고 있음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.261-273
• /
• 2011

최근에는 건축물의 대형화, 고층화라는 시대적인 흐름과 요구로 인해서 철골 구조의 수요가 급증하고 있다. 일반적인 철골 구조의 해석은 접합부를 강접합과 단순접합으로 가정하여 수행되고 있는데, 강접합(Fixed connection)의 경우에는 절점에 연결된 각 부재의 변형 전 상대적인 각도가 변형 후에도 그대로 유지된다고 가정하므로 접합부가 충분한 강성을 발휘하고 안정성을 확보하도록 패널존 부분에 스티프너로 보강을 한다. 하지만 인건비 상승과 함께 강접 접합부의 제작비가 과도해짐으로 경제성 측면에서 스티프너 보강을 생략한 접합부의 필요성이 증가하고 있다. 반면, 단순접합(Pinned connection)의 경우에는 단순보처럼 거동하여 보와 기둥 사이에 휨모멘트가 전달되지 않는다고 가정한다. 이는 공장제작이 간단하고, 시공이 간편한 장점이 있으나 접합부에서 모멘트를 전달할 수 없어서 구조적인 효율이 떨어지는 단점이 있다. 반강접의 도입은 단면치수 결정의 효율성을 증대하고, 현장에서의 부재조립 용이성, 골조 전체의 안전성 확보 등의 이점이 있어서 외국의 경우, 보-기둥 접합부의 실제적인 거동을 파악하기 위해서 계속적인 노력을 해왔고 그 결과를 규준에 적용하고 있다. 본 논문은 미국 AISC의 LRFD 설계규준을 참고하여 국내 강재를 적용한 반강접의 구조해석을 실시해서 각 강재에 대한 자료은행을 만들 것이고 이상화된 접합부의 구조해석 결과와 비교하여 경제성 측면, 단부 고정계수, 회전강성과 함께 반강접을 고려한 구조물의 설계 방안을 제시 하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.313-322
• /
• 2007

PCS 구조 시스템은 프리캐스트 콘크리트 기둥과 철골보로 이루어진 합성 구조 시스템의 일종이다. 이 시스템은 접합부를 볼트로 연결함으로써 완전건식공법이며 조립식이어서 시공성 및 경제성 면에서 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 실험체를 구성하는 PC 기둥 및 접합부를 개발하였으며, PCS 구조 시스템의 구조적 특성과 내진 성능을 파악하기 위하여 다양한 실험을 수행하였다. 실험 결과 개발된 PC 기둥은 손상 이후에도 강도 성능을 유지하는 우수함을 보였다. 철골보의 스캘럽은 파괴 모드 조절 및 에너지소산 능력에 효율적인 것으로 나타났으며, 단부 평판으로 구속된 접합부는 그 강도 성능이 매우 우수하였다 타설된 슬래브는 파괴 모드 조절 및 에너지소산 능력에 바람직하지 못한 효과를 보였다. 내진 성능 분석 결과 PCS 구조 시스템은 초기 강성을 제외한 강도 및 강성 저하, 에너지소산 성능의 ACI 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났으며 매우 우수한 것으로 분석되었다. 초기 강성의 경우 PCS 구조 시스템은 다른 합성 구조와 비슷한 수준이었으며, 일반콘크리트 및 철골조도 ACI의 기준을 만족하지 못하는 것으로 조사되었다. 이러한 이유는 ACI의 초기 강성 평가 기준이 부분 구조 실험체만으로는 만족하는데 한계가 있기 때문이다. 그러므로 본 연구에서 수행된 PCS 구조 시스템은 내진 성능 및 역학적 성능이 매우 우수한 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권4A호
• /
• pp.517-528
• /
• 2008

이 논문에서는 철근과 콘크리트 사이의 부착-슬립을 실제적으로 고려한 철근콘크리트 접합부의 이력 손상 모델을 제안하였다. 슬립을 가시화하기 위해 콘크리트와 철근의 변위장이 서로 다른 프레임 요소를 개발하였다. 파이버 단면 개념으로부터 콘크리트, 철근 그리고 부착에 대한 적합방정식을 정의하였다. 부분적인 제하 및 재재하 상태를 고려하기 위해 철근 이력곡선의 수정이 이루어졌다. 단조증가 상태의 국부적 부착응력-슬립 관계는 손상 계수에 따라 슬립이 역전될 때마다 갱신하였다. 구속된 콘크리트에 매입된 철근 시험체와 기초에 정착된 철근콘크리트 기둥 시험체, 그리고 보-기둥 부재의 수치해석을 통해 모델의 정확성을 검증하였고, 부착-슬립 효과를 고려함으로써 하중 이력에 따른 에너지 소산 정도를 평가할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.848-855
• /
• 2003

콘크리트 타설중, 콘크리트 타설경로로 인한 부분재하는 동바리의 연결부에 횡력을 발생시킨다. 이러한 횡력을 구속하기 위해 동바리의 상$.$하부 접합부가 못으로 긴결되어야 한다. 그러나 시공성과 동바리 철거의 편의성을 위해 작업자들은 못을 거의 사용하지 않는다. 이러한 경우 동바리의 접합부는 전단력과 회전에 저항할 수 없다. 그리고 이러한 상황은 거푸집-동바리 시스템의 붕괴를 유발시킬 것이다. 그러므로 시공현장의 상황을 고려한다면 거푸집-동바리 시스템의 접합부 해석을 위해 접촉모델 및 스프링모델이 요구된다. 이에 따라 동바리에서의 접합부의 몇가지 유형에 따른 전단강성과 회전강성의 효과를 이해할 필요가 있다. 본 논문은 못의 길이, 개수, 위치의 변수에 따라 동바리의 연결부의 회전강성값과 전단강성값을 실험을 통해 평가하고자 하며 동바리의 지지단에 따른 결과를 보여준다. 그리고 이러한 결과는 실제 상황과 유사한 스프링모델 설정 및 좌굴하중 평가에 사용될 수 있다.

• 복합신소재구조학회 논문집
• /
• 제2권4호
• /
• pp.1-10
• /
• 2011

본 연구는 각 연결부에 대한 수치 해석을 통하여 강재-콘크리트 합성 프레임 구조물의 성능을 조사하였다. 본 연구의 혁신적인 측면은 강재 보와 CFT 기둥의 연결부 사용과 저탄소강과 형상 기억 합금 구성요소의 조합을 활용하는데 있다. 이러한 새로운 연결부의 목적은 지진 후 건물의 손상과 잔류 흐름을 줄이기 위해 고탄성 형상기억합금 인장부에서 발생하는 교정 작용과 저탄소강의 우수한 에너지 분산 능력을 활용하는 것이다. 연결부의 핀, 전체적인 고정 또는 부분 구속으로 모델링을 할 수 없기 때문에 이러한 구조물들의 해석과 설계는 복잡하여 PR-CFT 연결부의 전체적인 거동을 알기 위한 수치해석을 위해 정교한 3차원 솔리드 요소로 구성된 유한해석 모델을 개발하였다. 이러한 유한요소 해석으로 얻은 결과를 바탕으로 스프링 요소를 이용하여 간단한 연결부 모델링을 공식화 시켰다. 반복 하중을 가하여 전체 프레임 구조물의 거동을 확인하였고 3D 유한요소 해석을 통하여 단순 거동을 비교하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
• /
• pp.73-73
• /
• 2010

합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.