한글초록:합성구조는 서로 재질이 다른 강구조부재와 철근콘크리트부재가 결합하여 역학적으로 유효하게 거동하는 구조형태로서 기존의 철골구조와 철근콘크리트구조에 비하여 단면 성능의 향상으로 종국 휨 내력 및 강성 상승이 예상된다.따라서 국내에서는 바닥판에 deck plate의 사용이 증가 추세에 있고, 또한, 건축물에서 층고를 줄이고자 슬림플로어(Slim Floor)시스템의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 구조 및 시공성의 우수성 때문에 H형단면의 합성보와 합성기둥 뿐만 아니라 각형강관을 이용한 충전각형강관(CFT) 기둥에 대한 연구가 상당한 수준까지 이루어지고 있다. 하지만, ...
한글초록:합성구조는 서로 재질이 다른 강구조부재와 철근콘크리트부재가 결합하여 역학적으로 유효하게 거동하는 구조형태로서 기존의 철골구조와 철근콘크리트구조에 비하여 단면 성능의 향상으로 종국 휨 내력 및 강성 상승이 예상된다.따라서 국내에서는 바닥판에 deck plate의 사용이 증가 추세에 있고, 또한, 건축물에서 층고를 줄이고자 슬림플로어(Slim Floor)시스템의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 구조 및 시공성의 우수성 때문에 H형단면의 합성보와 합성기둥 뿐만 아니라 각형강관을 이용한 충전각형강관(CFT) 기둥에 대한 연구가 상당한 수준까지 이루어지고 있다. 하지만, 비틀림 강성이 크고, 국부좌굴 및 횡 좌굴 변형이 적은 각형강관을 이용한 각형강관 보 및 철골콘크리트 보(SC)에 대한 연구는 상대적으로 미약한 실정이다.따라서 본 연구는 효율적인 장방형 SC보의 실용화를 위한 기초연구로서, SC보의 휨 실험을 실시하여 이로부터 얻은 자료로 SC보에 관한 연구의 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다.본 연구는 장방형 SC보를 대상으로 실험과 이론해석을 통하여 단면의 변화 및 콘크리트를 감싸고 있는 강판 두께 변화등을 감안한 휨 내력 증가에 대해서 조사하였고, 이에 따른 내력증가효율을 비교. 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 실험체의 실험과 해석을 통한 휨 내력 비교결과 항복모멘트()는 수치해석을 통한 공칭휨강도 값보다 상대적으로 높게 나타났다. 이는 장방형 SC보의 우수한 단면성능에 따른 결과로 판단된다. 2. 실험체의 해석값에 대한 실험값의 휨 내력 비교 결과 실험값과 해석값의 항복모멘트비(/)는 2～15% 비율로 나타났고, 최대모멘트비(/)는 1～6% 비율로 나타났다. 항복모멘트비(/)와 최대모멘트비(/)를 비교 분석한 결과 해석값이 전반적으로 크게 나타났다. 이는 실험체의 합성능력의 차이로 보이며, 실제 실험체는 서로 다른 재질의 강판과 콘크리트의 합성보로 해석조건에서의 완전합성체와는 다소 차이가 있기 때문으로 판단된다. 3. 초기강성은 초기탄성역의 기울기로 해석치에 대한 실험치의 초기강성비(/)를 비교 및 분석해 본 결과 0.93≤/≤0.99의 범위로 1～7%의 비율로 나타났다. 이는 실험체 내부 콘크리트의 상태와 이를 감싸고 있는 강판의 구속효과가 비교적 양호했음을 나타낸다. 따라서 장방형 SC보의 최대 휨 내력을 확보하는 우선적인 방법은 최대한의 합성효과를 높이는 것이라 판단된다.4. 본 실험에서 항복 모멘트와 최대모멘트의 비인 내력 상승율(/)은 10.5%이내의 차이를 보였다. 모멘트-회전각()곡선의 분석을 통해본 결과 실험체의 내력 상승율(/)은 항복모멘트 영역과 최대항복모멘트의 소성영역 구간으로 변형구간은 길지만 실제 모멘트 상승율은 비교적 적게 나타났다. 이는 가력점등의 국부좌굴현상 및 강판과 콘크리트 두 재료의 초기 미끌림현상등의 원인으로 판단된다.연구결과를 종합해 본 결과 단면성능이 좋은 장방형 SC보의 최대내력을 감안할 때 콘크리트의 완전한 구속력으로 국부좌굴 및 미끌림현상등이 일어나지 않는 것이 중요하다. 따라서 본 연구의 실험체처럼 두께가 얇은 강판(박판)의 경우 는 전단연결재를 설치하는 대신 인장측 및 전단측의 다양한 절곡형상등으로 단면의 효율성을 기대할 수 있을 것으로 판단된다영문초록: The composite structure is to join with steel and reinforced concrete as each materials. If it is compared with older steel and reinforced concrete structure, as it is formed dynamically the effective behavior, it has the improved ultimate flexural strength and stiffness for the section capacity. The merits of composition structure are used efficiently for building of high-rise, long span and massive. Currently, the research of CFT(Concrete Filled steel square Tube) used steel square tube have located high level. But, the research about steel square tube beams and SC beams that used steel square tube which have variety merits about, structural torsion, local buckling and lateral buckling are lock. In accordance, the purpose of this study are furnishing basic data about steel square tube beams and SC beams for efficiently researching about SC beams, throughout comparison flexural strength of SC beam which has same sectional dimension. The study is investigated with the improved strength for various sections and change the thickness of steel shielding the concrete. We have the next conclusion as the comparison and analysis of the increased strength efficiency. 1. The yield moment(My,My`) is higher than nominal strength(Mn) about a numerical analysis throughout the experience and analysis. We have the result with excellent section capacity of SC-beams with rectangular shape. 2. As the result of the comparing with flexural strength with a experimental values and an analysis values, the ratio of a yield moment(My/My`) is from 2 percent to 15 percent, and the ratio of a maximum moment(Mmax/Mmax`) is from 1 percent to 6 percent. As the result of the comparing with ratio of a yield moment(My/My`) and the ratio of a maximum moment(Mmax/Mmax`), an analysis values are higher generally. The cause of this results is a difference of an experiment's composite capacity, and is different from full composite materials of an analysis condition for effective materials. 3. The initial stiffness is the slope of initial elastic range, and as the result of comparing with the ratio of initial stiffness(Ke/ke`) for the analysis values and the experimental values, it has the range from 0.93 to 0.99, than it is from 1 percent to 7 percent. It is displayed an availability relatively to the inner concrete state and steel's support effect of protecting it. Therefore, we have conclusion that the first method of insuring the maximum flexural strength for the SC-beams with rectangular shape is to improve the composite effect. 4. This study is displayed the difference within 10.5 percent for the ratio of strength ascension(Mmax,My), it is the ratio of a yield moment and a maximum moment. As the result of an analysis the moment-rotation angle curve, the ratio of strength ascension(Mmax,My) has a range of yield moment and a plastic range of maximum moment. The range is long, but really the ratio of moment ascension is small in by comparison. It has a cause of the local buckling of pressure-point and initial slim of steel and concrete. As the result of synthesizing the study, when we consider of the maximum strength of SC-beams with rectangular shape for the excellent section capacity, it is important that we have entire support of concrete, but we don't have local buckling and slim. Therefore, we have decided the efficiency of the section with various folded shapes for tension and shear, while we have a shear connector in the thin steel plate like the experimental body of this study
한글초록:합성구조는 서로 재질이 다른 강구조부재와 철근콘크리트부재가 결합하여 역학적으로 유효하게 거동하는 구조형태로서 기존의 철골구조와 철근콘크리트구조에 비하여 단면 성능의 향상으로 종국 휨 내력 및 강성 상승이 예상된다.따라서 국내에서는 바닥판에 deck plate의 사용이 증가 추세에 있고, 또한, 건축물에서 층고를 줄이고자 슬림플로어(Slim Floor)시스템의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 구조 및 시공성의 우수성 때문에 H형단면의 합성보와 합성기둥 뿐만 아니라 각형강관을 이용한 충전각형강관(CFT) 기둥에 대한 연구가 상당한 수준까지 이루어지고 있다. 하지만, 비틀림 강성이 크고, 국부좌굴 및 횡 좌굴 변형이 적은 각형강관을 이용한 각형강관 보 및 철골콘크리트 보(SC)에 대한 연구는 상대적으로 미약한 실정이다.따라서 본 연구는 효율적인 장방형 SC보의 실용화를 위한 기초연구로서, SC보의 휨 실험을 실시하여 이로부터 얻은 자료로 SC보에 관한 연구의 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다.본 연구는 장방형 SC보를 대상으로 실험과 이론해석을 통하여 단면의 변화 및 콘크리트를 감싸고 있는 강판 두께 변화등을 감안한 휨 내력 증가에 대해서 조사하였고, 이에 따른 내력증가효율을 비교. 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 실험체의 실험과 해석을 통한 휨 내력 비교결과 항복모멘트()는 수치해석을 통한 공칭휨강도 값보다 상대적으로 높게 나타났다. 이는 장방형 SC보의 우수한 단면성능에 따른 결과로 판단된다. 2. 실험체의 해석값에 대한 실험값의 휨 내력 비교 결과 실험값과 해석값의 항복모멘트비(/)는 2～15% 비율로 나타났고, 최대모멘트비(/)는 1～6% 비율로 나타났다. 항복모멘트비(/)와 최대모멘트비(/)를 비교 분석한 결과 해석값이 전반적으로 크게 나타났다. 이는 실험체의 합성능력의 차이로 보이며, 실제 실험체는 서로 다른 재질의 강판과 콘크리트의 합성보로 해석조건에서의 완전합성체와는 다소 차이가 있기 때문으로 판단된다. 3. 초기강성은 초기탄성역의 기울기로 해석치에 대한 실험치의 초기강성비(/)를 비교 및 분석해 본 결과 0.93≤/≤0.99의 범위로 1～7%의 비율로 나타났다. 이는 실험체 내부 콘크리트의 상태와 이를 감싸고 있는 강판의 구속효과가 비교적 양호했음을 나타낸다. 따라서 장방형 SC보의 최대 휨 내력을 확보하는 우선적인 방법은 최대한의 합성효과를 높이는 것이라 판단된다.4. 본 실험에서 항복 모멘트와 최대모멘트의 비인 내력 상승율(/)은 10.5%이내의 차이를 보였다. 모멘트-회전각()곡선의 분석을 통해본 결과 실험체의 내력 상승율(/)은 항복모멘트 영역과 최대항복모멘트의 소성영역 구간으로 변형구간은 길지만 실제 모멘트 상승율은 비교적 적게 나타났다. 이는 가력점등의 국부좌굴현상 및 강판과 콘크리트 두 재료의 초기 미끌림현상등의 원인으로 판단된다.연구결과를 종합해 본 결과 단면성능이 좋은 장방형 SC보의 최대내력을 감안할 때 콘크리트의 완전한 구속력으로 국부좌굴 및 미끌림현상등이 일어나지 않는 것이 중요하다. 따라서 본 연구의 실험체처럼 두께가 얇은 강판(박판)의 경우 는 전단연결재를 설치하는 대신 인장측 및 전단측의 다양한 절곡형상등으로 단면의 효율성을 기대할 수 있을 것으로 판단된다영문초록: The composite structure is to join with steel and reinforced concrete as each materials. If it is compared with older steel and reinforced concrete structure, as it is formed dynamically the effective behavior, it has the improved ultimate flexural strength and stiffness for the section capacity. The merits of composition structure are used efficiently for building of high-rise, long span and massive. Currently, the research of CFT(Concrete Filled steel square Tube) used steel square tube have located high level. But, the research about steel square tube beams and SC beams that used steel square tube which have variety merits about, structural torsion, local buckling and lateral buckling are lock. In accordance, the purpose of this study are furnishing basic data about steel square tube beams and SC beams for efficiently researching about SC beams, throughout comparison flexural strength of SC beam which has same sectional dimension. The study is investigated with the improved strength for various sections and change the thickness of steel shielding the concrete. We have the next conclusion as the comparison and analysis of the increased strength efficiency. 1. The yield moment(My,My`) is higher than nominal strength(Mn) about a numerical analysis throughout the experience and analysis. We have the result with excellent section capacity of SC-beams with rectangular shape. 2. As the result of the comparing with flexural strength with a experimental values and an analysis values, the ratio of a yield moment(My/My`) is from 2 percent to 15 percent, and the ratio of a maximum moment(Mmax/Mmax`) is from 1 percent to 6 percent. As the result of the comparing with ratio of a yield moment(My/My`) and the ratio of a maximum moment(Mmax/Mmax`), an analysis values are higher generally. The cause of this results is a difference of an experiment's composite capacity, and is different from full composite materials of an analysis condition for effective materials. 3. The initial stiffness is the slope of initial elastic range, and as the result of comparing with the ratio of initial stiffness(Ke/ke`) for the analysis values and the experimental values, it has the range from 0.93 to 0.99, than it is from 1 percent to 7 percent. It is displayed an availability relatively to the inner concrete state and steel's support effect of protecting it. Therefore, we have conclusion that the first method of insuring the maximum flexural strength for the SC-beams with rectangular shape is to improve the composite effect. 4. This study is displayed the difference within 10.5 percent for the ratio of strength ascension(Mmax,My), it is the ratio of a yield moment and a maximum moment. As the result of an analysis the moment-rotation angle curve, the ratio of strength ascension(Mmax,My) has a range of yield moment and a plastic range of maximum moment. The range is long, but really the ratio of moment ascension is small in by comparison. It has a cause of the local buckling of pressure-point and initial slim of steel and concrete. As the result of synthesizing the study, when we consider of the maximum strength of SC-beams with rectangular shape for the excellent section capacity, it is important that we have entire support of concrete, but we don't have local buckling and slim. Therefore, we have decided the efficiency of the section with various folded shapes for tension and shear, while we have a shear connector in the thin steel plate like the experimental body of this study
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