• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.81-89
• /
• 2018

오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 내식성, 내구성 및 내화성을 지닌다. 특히, 오스테나이트계 스테인리스강중의 대표인 STS304에 비해 저탄소를 함유하고 있는 STS304L은 현장용접 후 별도의 열처리 없이 높은 내입계부식성능을 지니고 있어 용접후 내입계 부식이 우려되는 부재 접합에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 티그(TIG)용접으로 필릿 용접된 STS304L 용접접합부의 용접재(용착금속부) 내력과 파단 메카니즘을 조사하고자 한다. 주요변수인 하중방향에 대한 용접선의 배치에 따라 TFW(하중직각방향 용접), LFW(하중방향용접), FW(하중방향용접과 하중직각방향 용접조합)시리즈의 실험체를 제작하여 인장실험을 실시하였고, 각각 인장파단,전단파단, 블록전단파단(인장파단과 전단파단의 조합)이 발생하였다. 동일 용접길이에 대해 TFW 시리즈의 접합부가 가장 높은 내력을 나타났으며, 현행기준식(KBC2016/AISC2010)과 기존 연구자의 식에 의한 예측내력과 비교한 결과, TFW와 LFW접합부는 과소평가되었고 FW실험체는 과대평가되었다. 실제 파단 위험단면과 블록전단파단 메카니즘을 고려한 내력식을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제25권1호
• /
• pp.35-45
• /
• 2013

콘크리트 충전강관 기둥은 우수한 구조성능에도 불구하고 폐단면이라는 특성 상 내다이아프램 형태의 접합부 제작이 어려워 시공성에 다소 문제가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 미리 내다이아프램이 설치된 ㄷ형태의 부재 두 개를 용접하여 각형강관을 제작하는 방법을 제안한다. 접합부의 상부 다이아프램은 수평플레이트를, 하부는 수직 플레이트를 사용하였다. 본 연구는 제시된 접합부의 구조적 성능을 평가하기 위해 접합부 상 하부를 6개의 단순인장 실험과 실대 크기인 2개의 T형 기둥-보 접합부에 대해 반복가력 실험을 수행하였다. 단순인장 실험에서의 주요변수는 상부 다이아프램의 형태와 가력방향이며 하부 다이아프램은 수직 플레이트의 두께와 구멍 개수이고, 실대형 접합부의 변수는 가력방향이다. 실험결과 모서리 절삭형태는 큰 영향이 없었으며 강축방향이 약축방향보다 초기강성이 16~24% 높았다. 수직 플레이트의 구멍개수와 두께가 증가함에 따라 최대내력이 각 약 5% 증가하였다. 실대형 T형 접합부의 가력축에 따른 내력 차이는 크지 않았으며 보의 전소성모멘트에 도달할 때까지 안정적인 거동을 나타냈다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제29권2호
• /
• pp.181-192
• /
• 2017

최근 경사단부강판과 고장력 볼트를 이용한 보 이음(Inclined end-plate beam splice) 공법이 개발되었다. 단부강판은 브래킷 단부에 용접되고 연결보는 고장력 볼트를 통해 이음시킨다. 기둥면에는 브래킷이 용접되고, 브래킷과 연결보 단부에 각각 경사단부강판과 고장력 볼트를 이용하여 이음 시킨다. 이 연구에서는 총 6개의 외부 보-기둥 모멘트접합부의 반복가력실험을 수행하였다. 실험변수는 단부강판 상세와 볼트 배열 상세이다. 모든 실험체는 AISC Design Guide 4에 따라 단부강판 및 볼트에 의한 모멘트 저항성능이 보 이음부 요구모멘트보다 크도록 설계되었다. 실험결과, 확장된 단부강판(Extended end-plate)을 사용한 보이음부의 경우 이음부 단부강판의 지레작용 및 볼트의 취성 파단 없이 중앙 보 모멘트가 단부 브래킷으로 효과적으로 전달되었다. 하지만, 보-기둥 접합부의 변형능력은 기둥면 보 플랜지 용접부의 취성파단으로 제한적이었다. 실험결과를 바탕으로, 기울어진 단부강판 이음부를 갖는 보-기둥 모멘트접합부의 내진설계를 위한 개선사항을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.385-396
• /
• 2014

1994년 미국 노스리지 지진 당시 상당 부분의 피해가 보 하부 플랜지에서 발생하였는데, 이의 원인으로 여러 가지가 거론되었지만 바닥슬래브와 합성작용에 의한 중립축 상승이 주요한 역학적 원인으로 인정되고 있다. 국내의 경우 지진에 저항하는 모멘트골조에 속하는 보(moment frame beam)의 경우에 순철골보로서 설계하고도 실제 시공시에는 보 상부 플랜지에 전단스터드를 필요 이상으로 과도하게 배치하는 오랜 관행이 존재하고 있어 내진성능 확보 차원에서 문제를 유발할 소지가 있다. 본 논문에서는 의도하지 않은 또는 과도한 합성작용이 내진성능에 미치는 부작용을 실물대 실험을 통해 재현하고 이의 개선방향을 모색하고자 하였다. 국내 관행에 따른 접합상세와 합성바닥구조를 갖는 실험체(PN700-C)의 경우, 합성도가 23% 정도임에도 불구하고, 상부플랜지 압축응력에 대해 중립축이 현저히 상승하였고 결국 3% 층간변위에서 콘크리트 압괴를 수반하면서 하부플랜지 취성파단이 발생하였다. 반면 합성바닥이 포함되어 있으나 합성작용이 최소화되도록 설계된 RBS접합부실험체(DB700-C)는 순철골(비합성) RBS접합부실험체(DB700-NC)와 유사한 이력거동을 보이면서 어떤 취성파괴도 없이 5% 수준의 뛰어난 층간변형 능력을 발휘하였다. 본 연구결과는 강구조접합부의 내진보강이나 신축에 있어 모멘트골조에 속한 철골보 및 접합부는 바닥구조와의 합성작용이 최소화되도록 설계 및 시공되어야 함을 시사한다.

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

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제54권1호
• /
• pp.35-54
• /
• 2015

The performance of a newly generated steel connection known as SidePlateTM moment connection for seismic loading and progressive collapse phenomenon has been investigated in this paper. The seismic evaluation portion of the study included a thorough study on of interstory drift angles and flexural strengths based on 2010 AISC Seismic Provisions while the acceptance criteria provided in UFC 4-023-03 guideline to resist progressive collapse must be satisfied by the rotational capacity of the connections. The results showed that the SidePlate moment connection was capable of attaining adequate rotational capacity and developing full inelastic capacity of the connecting beam. Moreover, the proposed connection demonstrated an exceptional performance for keeping away the plastic hinges from the connection and exceeding interstory drift angle of 0.06 rad with no fracture developments in beam flange groove-welded joints. The test results indicated that this type of connection had strength, stiffness and ductility to be categorized as a rigid, full-strength and ductile connection.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제11권2호
• /
• pp.93-114
• /
• 2011

Flange and web local buckling in beam plastic hinge regions of steel moment frames can prevent beam-column connections from achieving adequate plastic rotations under earthquake-induced forces. This threat is especially valid for existing steel moment frame buildings with beams that lack adequate flange/web slenderness ratios. As the use of fiber reinforced polymers (FRP) have increased in strengthening and repair of steel members in recent years, using FRPs in stabilizing local instabilities have also attracted attention. Previous computational studies have shown that longitudinally oriented glass FRP (GFRP) strips may serve to moderately brace beam flanges against the occurrence of local buckling during plastic hinging. An experimental study was conducted at Izmir Institute of Technology investigating the effects of GFRP reinforcement on local buckling behavior of existing steel I-beams with flange slenderness ratios (FSR) exceeding the slenderness limits set forth in current seismic design specifications and modified by a bottom flange triangular welded haunch. Four European HE400AA steel beams with a depth/width ratio of 1.26 and FSR of 11.4 were cyclically loaded up to 4% rotation in a cantilever beam test set-up. Both bare beams and beams with GFRP sheets were tested in order to investigate the contribution of GFRP sheets in mitigating local flange buckling. Different configurations of GFRP sheets were considered. The tests have shown that GFRP reinforcement can moderately mitigate inelastic flange local buckling.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제8권3호
• /
• pp.243-264
• /
• 2008

This paper details a testing facility ("NATURAL FIRE FACILITY") that allows closely-controlled experimental testing on full-scale sub-frames while reproducing the spatially transient temperature conditions measured in real fires. Using this test facility, an experimental investigation of six steel sub-frames under a natural fire was carried out at the Department of Civil Engineering of the University of Coimbra. The main objective of these tests was to provide insight into the influence of these connection types on the behaviour of steel sub-structures under fire. The experimental layout is defined by two thermally insulated HEA300 columns and an unprotected IPE300 beam with 5.7 m span, supporting a composite concrete slab. Beam-to-column connections are representative of the most common joint type used on buildings: welded joints and extended, flush and partial depth plate. Finally, the available results are presented and discussed: evolution of the steel temperature; development of displacements and local deformations and failure modes on the joints zone.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
• /
• pp.85-87
• /
• 2008

DMWs are common feature of the PWR in the welded connections between carbon steel and stainless steel piping. The nickel-based weld metal, Alloy 82/182, is used for welding the dissimilar metals and is known to be susceptible to PWSCC. A round-robin program has been implemented to benchmark the numerical simulation of the transient temperature and weld residual stresses in the DMWs. To solve the round-robin problem related to Pressurizer Safety & Relief nozzle, the thermal elasto-plastic analysis is performed in the DMW by using the FEM. The welding includes both the DMW of the nozzle to safe-end and the SMW of the safe-end and piping. Major results of the analyses are discussed: The axial and circumferential residual stresses are found to be -88MPa(225MPa) and -38MPa(293MPa) on the inner surface of the DMW; where the values in parenthesis are the residual stresses after the DMW. Thermo-mechanical interaction by the SMW has a significant effect on the residual stress fields in the DMW.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제2권2호
• /
• pp.147-160
• /
• 2002

This paper summarises results of the research performed at the Department of Steel Structures and Structural Mechanics from the "Politehnica" University of Timisoara, Romania, in order to evaluate the performance of beam-to-column extended end plate connections for steel and composite joints. It comprises laboratory tests on steel and composite joints, and numerical modelling of joints, based on tests. Tested joints are double-sided, with structural elements realised of welded steel sections. The columns are of cruciform cross-section, while the beams are of I section. Both monotonic and cyclic loading, symmetrically and antisymmetrically, has been applied. On the basis of tested joints, a refined computer model has been calibrated using a special connection element of the computer code DRAIN 2DX. In this way, a static/dynamic structural analysis of framed structures with real characteristics of the beam to column joints is possible.