• Steel and Composite Structures
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• 제46권3호
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• pp.403-416
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• 2023

This paper summarised and re-examined the theoretical basis of the commonly used design rule developed by Cochrane in the 1920s to consider staggered bolt holes in tension members, i.e., the s²/4g rule. The rule was derived assuming that the term two times the bolt hole diameter (2d₀) in Cochrane's original equation could be neglected, and assuming a value of 0.5 for the fractional deduction of a staggered hole in assessing the net section area. Although the s²/4g rule generally provides good predictions of the staggered net section area, the above-mentioned assumptions used in developing the rule are doubtful, in particular for a connection with a small gauge-to-bolt-hole diameter (g/d₀) ratio. It was found that the omission of 2d₀ in Cochrane's original equation appreciably overestimates the net section area of a staggered bolted connection with a small g/d₀ ratio. However, the assumed value of 0.5 for the fractional deduction of a staggered hole underestimates the staggered net section area for small g/d₀ ratios. To improve the applicability of the above two assumptions, a modified design equation, which covers a full range of g/d₀ ratio, was proposed to accurately predict the staggered net section area and was validated by the existing test data from the literature and numerical data derived from this study. Finally, a reliability analysis of the test and numerical data was conducted, and the results showed that the reliability of the modified design equation for evaluating the net section resistance of staggered bolted connections can be achieved with the partial factor of 1.25.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권6호
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• pp.797-818
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• 2022

Steel-precast ultra-high-performance concrete (UHPC) composite beams with demountable high-strength friction-grip bolt (HSFGB) shear connectors can be used for accelerated bridge construction (ABC) and achieve excellent structural performance, which is expected to be dismantled and recycled at the end of the service life. However, no investigation focuses on the demountability and reusability of such composite beams, as well as the installation difficulties during construction. To address this issue, this study conducted twelve push-out tests to investigate the effects of assembly condition, bolt grade, bolt-hole clearance, infilling grout and pretension on the crack pattern, failure mode, load-slip/uplift relationship, and the structural performance in terms of ultimate shear strength, friction resistance, shear stiffness and slip capacity. The experimental results demonstrated that the presented composite beams exhibited favorable demountability and reusability, in which no significant reduction in strength (less than 3%) and stiffness (less than 5%), but a slight improvement in ductility was observed for the reassembled specimens. Employing oversized preformed holes could ease the fabrication and installation process, yet led to a considerable degradation in both strength and stiffness. With filling the oversized holes with grout, an effective enhancement of the strength and stiffness can be achieved, while causing a difficulty in the demounting of shear connectors. On the basis of the experimental results, more accurate formulations, which considered the effect of bolt-hole clearance, were proposed to predict the shear strength as well as the load-slip relationship of HSFGBs in steel-precast UHPC composite beams.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권12호
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• pp.3055-3062
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• 1993

The objective of this paper is to obtain stress intensity factor solutions for a corner crack originating at bolt holes in a rotating disc. Initially two-dimensional finite element analyses of a rotating disc with bolt holes are performed to determine the maximum stress region. Subsequently three-dimensional finite element analyses of a rotating disc with a corner crack originating at the bolt holes are performed with a variety of crack geometries. According to the numerical results, the maximum stress intensity factor, with an increase in crack depth ratio, was observed at the surface of the plate due to the interference effect of corner crack and disc bore.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.136-143
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• 2011

고력볼트의 현장 조립시 볼트 구멍 간의 불일치로 인하여 볼트 구멍을 확장하는 경우가 빈번하게 발생하고 있으며, 이를 위해서 외국 기준에서는 볼트 구멍 크기, 형태, 하중 방향에 따라 미끄럼하중에 대한 규정을 따로 두고 있다. 그러나 우리나라의 경우 과대구멍에 대한 시방규정이나 이에 대한 접합부 특성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, 접합부재 표면처리와 볼트구멍 크기의 변화가 접합부 내력에 어떠한 영향을 미치는 지를 실험을 통해 정량적으로 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 볼트 구멍 크기 및 형태에 따른 접합부의 미끄럼하중의 변화와 체결 후, 장기축력이완의 경향을 분석하기 위하여 160시간 및 800시간 동안 고력볼트의 축력의 변화를 측정하였다. 본 실험대상 고력볼트로 KS B 2819에 규정된 TS(Torque Shear)형 고력볼트를 사용하였다. 표준 볼트구멍 대비 그 외 볼트구멍의 미끄럼하중의 변화는 10% 미만으로 나타났으며, 장기축력이완은 직경 2.5배의 슬롯구멍에서, 2.66%로 가장 높게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.2402-2408
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• 2009

고장력볼트를 이용한 강부재의 체결에서 모재 및 덮개판의 과대공으로 인한 단면결손이 체결부에서 내하력의 저하가 우려되어 정적 인장시험을 실시하였다. 인장시험을 통하여 구해진 체결부의 파단시 최대하중을 단면결손율 및 설계강도와 비교하여 체결부의 내하력 변화를 파악하였다. 이에 따르면 단면결손율이 클수록 강도저하율이 컸으며 특히, 모재의 단면결손이 덮개판의 단면결손보다 강도저하에 대한 영향이 훨씬 큰 것으로 나타났다. 모재 및 덮개판을 과대공으로 제작한 고장력볼트 체결부는 표준공의 경우보다 내하성능이 다소 저하되었지만 파단시의 최대인장강도는 설계파단강도보다 15%이상 크게 나타났다. 본 연구에서는 과대공으로 제작된 고장력볼트 체결부에서 내하력저하에 미치는 영향이 미미하므로 강부재의 체결시공에 있어 과대공의 허용은 경제성과 효율성의 고취에 기여할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권3호통권32호
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• pp.301-307
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• 1997

강부재의 현장조립시 부재간의 불일치 등으로 인하여 볼트 구멍의 확장을 통해 볼트 삽입을 용이하게 할 필요가 발생한다. 그러나, 국내 시방기준에는 과대공에 대한 규정이 없고, 이에 대한 연구도 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 볼트 구멍의 크기, 표면처리 조건 및 볼트의 체결력을 변수로 하여 정적 인장시험을 실시하여 이들 인자가 이음부의 미끄러짐 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과, 소정의 미끄러짐 하중을 확보하기 위해서는 표면을 숏블라스트 처리할 경우는 체결력이 충분히 확보되어야 하지만, 징크리치 프라이머의 경우는 체결력이 다소 떨어진다 하더라도 소정의 미끄러짐 하중을 확보하는데 있어 용이함을 알 수 있었다. 한편. 숏블라스트 및 징크리치 프라이머 시험편 모두 직경 26mm의 과대공에서의 미끄러짐 계수의 차이는 표준공과 비교하여 거의 없는 것으로 판단된다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.111-116
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• 2011

Three-dimensional finite element analyses have been performed to improve the durability of bulkhead. To keep pace with design changes and concentrate on regions of interest, SUBMODEL technique in ABAQUS was used for analysis. An analysis was conducted with following load cases: 1) Cap press-fit, 2) Bearing crush, 3) Bolt assembly, 4) Hot assembly, 5) Firing load, 6) Alternating firing load, 7) 2nd hot assembly. Fatigue analysis was done using commercial software FEMFAT and fatigue factors at the interested regions such as bolt tip area, counter bore, breathing hole, honing clearance were calculated and compared to aid design validation. Finite element modeling in the area of thread engagement used a simple constraint equations. Increasing bolt length, to a minimum of 39 mm above joint face gives a better fatigue resistance to the bulkhead. Breathing hole helps not only circulate the air in the crankcase but also fatigue resistance of bulkhead by relieving the stress at the critical locations.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권6호
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• pp.681-690
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• 2018

This paper highlights results of some experimental work that deals with strengthening of bolted shear joints in thin-walled ferrocement structure where steel wires, bent into U-shape are considered as simple inserts around the bolt hole. The parameters investigated include the number of layers of wire mesh, edge distance of bolt hole, size and location of the inserts. Test results have shown that for small edge distance, failure occurred either in cleavage or shearing mode, and the strength of the joint increased with an increase in the edge distance. This continued up to an upper limit set by either tension or bearing failure. The experimental study further revealed that for a given edge distance the strength of a joint can significantly be enhanced by using U-inserts. The equations developed for predicting joint strength in ferrocement composites can also be modified to include the effects of the inserts with a good level of accuracy.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.148-152
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• 2000

The aluminum alloy 6061-T6 has been successfully used in structural applications especially the pressure vessel of the Advanced Neutron Source research reactor. And aluminum alloys, including 6061-T6, have a face-centered-cubic crystals structure. Under normal circumstances face-centered-cubic crystal structures do not exhibit cleavage fractures even at very lo9w temperatures. In aluminum-based structures, plates frequently find use as connecting links. Mechanical fasteners are often utilized in instances where ease of application, familiarity with fabrication processes, and severe dynamic loading are of concern. Plates frequently find use as connecting elements in structures built from aluminum alloys. Many structural elements employ mechanical fasteners. Twenty and twenty aluminum alloy 6061-T6 plates, representing four different bolt patterns, were mechanically deformed. And variable materials such as A1 6061-T6, Al 2024-T3, Carbon/Epoxy, Glass/Epoxy Composite and Woven fiber composite, are used as patch materials. From this experiment, it has been shown that the strength of patch-repaired specimens is different with the patch materials.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권3호통권36호
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• pp.355-367
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• 1998

볼트 구멍의 크기가 고장력 볼트 이음부의 역학적 거동 및 내부 압축응력 분포에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 과대공 및 표준공을 갖는 고장력 볼트 이음부에 대한 실험 및 해석적 연구를 실시하였다. 실험적 연구에서는 정적 인장시험과 피로시험을 실시하여 미끄러짐 특성, 피로강도 및 피로파단 양상을 평가하였으며, 해석적 연구에서는 유한요소해석을 통하여 내부 압축응력의 분포영역을 밝히고, 내부 압축응력의 분포가 역학적 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 실험결과, 과대공을 갖는 고장력 볼트 이음부의 미끄러짐 계수와 피로강도는 표준공을 갖는 이음부와 비교하여 큰 차이는 없으나 다소 감소하는 경향이 나타났다. 이러한 원인은 과대공 시험편의 경우 볼트 구멍의 크기가 표준공 시험편과 비교하여 상대적으로 크기 때문에 축력의 작용폭이 좁아져 마찰영역으로 작용하는 내부 압축응력의 분포영역이 작아지기 때문으로 판단되며, 이는 유한요소해석 결과로도 확인할 수 있었다. 또한, 피로시험 결과 과대공 시험편의 피로균열의 발생점이 표준공 시험편 보다 볼트 구멍 내벽에 가까운 것을 알 수 있어, 피로균열의 발생위치는 고장력 볼트의 도입축력에 의해 모재와 이음판에 형성되는 내부 압축응력의 분포영역과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.