목구조의 효율적인 이용은 건설산업에 있어 자재생산에 따른 에너지의 대량소비 및 폐기물유발을 감소할 수 있어 친환경적인대응방안으로 주목받고 있다. 이러한 친환경적인 목재의 수요를 증대시키기 위해서는 중 대형 목구조를 필요로 하는데 기존의 단일부재 및 접합부로써 중 대형 목구조를 실현하는 데는 한계가 있다. 그러므로 중 대형 목구조의 가능성을 높이기 위해서는 구조용집성재의 사용 및 다른 재료를 병합한 효율적인 접합방법이 필요로 하게 된다. 본 연구는 중 대형 목구조용 2방향 라멘접합부 개발을 목표로 하여 H형강과 구조용집성재를 사용한 플랜지의 두께(None, 6mm, 9mm, 12mm)이며, 접합부의 휨 실험을 통해 강성, 강도, 구조용집성재의 응력분포, H형강 플랜지의 변형도 및 파괴형상을 파악하였다. 실험결과, H 형강의 플랜지 두께가 9mm, 12mmm인 실험체는 높은 강도와 우수한 변형능력을 발휘하였다. 또한 H 형강의 플랜지 두께가 9mm, 12mm인 실험체의 이력거동은 매우 크고 매우 높은 에너지 흡수능력을 가지고 있었다.
목구조의 효율적인 이용은 건설산업에 있어 자재생산에 따른 에너지의 대량소비 및 폐기물유발을 감소할 수 있어 친환경적인대응방안으로 주목받고 있다. 이러한 친환경적인 목재의 수요를 증대시키기 위해서는 중 대형 목구조를 필요로 하는데 기존의 단일부재 및 접합부로써 중 대형 목구조를 실현하는 데는 한계가 있다. 그러므로 중 대형 목구조의 가능성을 높이기 위해서는 구조용집성재의 사용 및 다른 재료를 병합한 효율적인 접합방법이 필요로 하게 된다. 본 연구는 중 대형 목구조용 2방향 라멘접합부 개발을 목표로 하여 H형강과 구조용집성재를 사용한 플랜지의 두께(None, 6mm, 9mm, 12mm)이며, 접합부의 휨 실험을 통해 강성, 강도, 구조용집성재의 응력분포, H형강 플랜지의 변형도 및 파괴형상을 파악하였다. 실험결과, H 형강의 플랜지 두께가 9mm, 12mmm인 실험체는 높은 강도와 우수한 변형능력을 발휘하였다. 또한 H 형강의 플랜지 두께가 9mm, 12mm인 실험체의 이력거동은 매우 크고 매우 높은 에너지 흡수능력을 가지고 있었다.
In Korea, the effective utilization of wod structure is encour aged to preserve natural resources and the global environment.ote demand for wod. The efective combination of structural la minated timber and other materials is expected to extend the potential of building structures. This research exam...
In Korea, the effective utilization of wod structure is encour aged to preserve natural resources and the global environment.ote demand for wod. The efective combination of structural la minated timber and other materials is expected to extend the potential of building structures. This research examines the moment resis tance-type jointing method using structural laminated timber and H-section stel aiming at development of the two-direction frame for lar ge 9 mm and 12 mm) of the H section. Therefore, we conducted the experiment with bending test of the joints to investigate the s tifnes, strength, strain distributions of laminated timber an d of the flange of the H section, and failure paterns. As shown in the results, t he joints with a flange thicknes of 9 mm and 12 m have superi or strength with a flange thicknes of 9 mm and 12 mm were very large, whic h confirmed the high level of energy absorption of such structure s.
In Korea, the effective utilization of wod structure is encour aged to preserve natural resources and the global environment.ote demand for wod. The efective combination of structural la minated timber and other materials is expected to extend the potential of building structures. This research examines the moment resis tance-type jointing method using structural laminated timber and H-section stel aiming at development of the two-direction frame for lar ge 9 mm and 12 mm) of the H section. Therefore, we conducted the experiment with bending test of the joints to investigate the s tifnes, strength, strain distributions of laminated timber an d of the flange of the H section, and failure paterns. As shown in the results, t he joints with a flange thicknes of 9 mm and 12 m have superi or strength with a flange thicknes of 9 mm and 12 mm were very large, whic h confirmed the high level of energy absorption of such structure s.
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문제 정의
본 연구에서는 H형강과 구조용집성재의 하이브리드에 의한 접합부의 가능성을 검토하기 위해서 플랜지 두께변화에 따른 영향을 평가하였으며, 본 연구범위 내에서 다음과 같은 결론을 얻었다.
2 구조용 집성재의 기준 허용응력에 따라 표 3과 같은 성능을 갖는 집성재를 사용하였으며 , X-X축에 대한 기준 허용 휨응력은 9MPa이며, 탄성계수는 8GPa이다. 본 연구에서는 H형강을 이용한 구조용 집성재의 접합부에서 H형강 플랜지두께의 영향만을 평가하기 위한 목적이므로 구조용집성재에 대한 소재시험은 별도로 행하지 않았다 열간 압연한 H형강의 플랜지 . 웨브 그리고 built-up 에 사용된 강판( Qmm.
본 연구에서는 기존연구를 기초로 하여 H형강에 구조용 집성재를 삽입하는 접합부에 대한 플랜지 두께변화에 대한 영향과 탄 소성 특성을 파악하기 위하여 이음접합 단순보의 휨 실험을 행하였다.
제안 방법
부착위치를 나타내고 있다. H형강의 플랜지의 재축방향 (sl-s3, s7-s9)과 재축의 수직방향(s4-s6, sl(Asl2)의 응력분포를 파악하기 위하여 강재용 변형게이지를 사용하였으며, 구조용 집성재에는 지압응력(wl-w9), 목재의 곡률(wl(卜wll) 및 축 방향 변형도(wl2)를 파악하기 위하여 목재용 변형게이지를 사용하여 계측하였다.
No.2(6F6(XH0)) 실험체와 No.4(12F6O(H0P) 실험체는 플랜지 두께가 각각 6mm와 12mm이며, 다른 실험체와의 조건을 같도록 하기 위해 빌트업 (built-up)으로 제작하였다. 본 연구는 플랜지두께의 영향만을 평가하기 위한 것으로 플랜지 폭, 빌트업 유무 등에 대한 검토는 향후 연구에서 검토할 예정이다.
있다. 따라서 지압면적을 크게 하여 국부적인 파괴를 막을 수 있는 방안으로써 그림 2와 같이 구조용집성재를 H형강에 끼워 넣는 접합법을 제안하고 검토한다.
실험체의 가력은 그림 6과 같이 변위제어가 가능한 1, 000如V 의 만능시험기 (U.T.M : Universal Testing Machine)를 이용하였으며, 지지점 거리의 중앙에 집중하중을 분당 1mm씩 가력하도록 제어하였다. 부재의 양단은 핀-롤러지지로 하였는데 부재의 지지점에는 집중하중으로 인하여 구조용집성재에 발생할 수 있는 패임을 고려하여 지지점에 철판을 덧대어 설치하였으며 회전마찰이 충분히 작은 것으로 하였다.
본 연구에서는 H형강을 이용한 구조용 집성재의 접합부에서 H형강 플랜지두께의 영향만을 평가하기 위한 목적이므로 구조용집성재에 대한 소재시험은 별도로 행하지 않았다 열간 압연한 H형강의 플랜지 . 웨브 그리고 built-up 에 사용된 강판( Qmm. 12mm)에 대해 각각 3개씩 인장시험을 행하였으며, 각각의 평균치를 표 4에 나타내었다. 항복점은 0.
부재의 양단은 핀-롤러지지로 하였는데 부재의 지지점에는 집중하중으로 인하여 구조용집성재에 발생할 수 있는 패임을 고려하여 지지점에 철판을 덧대어 설치하였으며 회전마찰이 충분히 작은 것으로 하였다. 측정은 변위계(LVDT) 를 설치하여 부재의 전체변위, 구조용집성재의 변위 및 H형강에 삽입된 구조용집성재의 빠짐 (slip) 등을 측정하였다.
플랜지의 두께변화에 따른 초기강성, 항복내력, 최대내력, 강성의 변화 및 에너지 흡수능력에 대하여 평가하였다.
12mm)에 대해 각각 3개씩 인장시험을 행하였으며, 각각의 평균치를 표 4에 나타내었다. 항복점은 0.2% offset법을 이용하여 평가하였으며, 연신율은 기준표 점을 50 mm로 하였다.
대상 데이터
5mm의 슬리트(slit)를 설치하였다. 실험체는 SS400급 강재와 구조용집성재(300x150 [9S-27B, 대칭 다른등급〕)로 구성되어져 있으며, H형강에 대한 구조용집성재의 삽입길이는 600m"?가 되도록 계획하였다. 그림 5는 실험체의 상세도를 나타내고 있다.
의 변형각에서 H형강 플랜지에 구속된 구조용집성재의 변형도 분포와 내부모멘트를 나타내고 있다. 9F600-MB-NF를 제외한 실험체에서 구조용 집성재의 상 . 하측 선단과 H형강의 플랜지가 접촉되는 경계영역에서의 변형도는 압축인 것으로 실험되었다.
구조용집성재는 건축설계기준(2005)의 0802.2 구조용 집성재의 기준 허용응력에 따라 표 3과 같은 성능을 갖는 집성재를 사용하였으며 , X-X축에 대한 기준 허용 휨응력은 9MPa이며, 탄성계수는 8GPa이다. 본 연구에서는 H형강을 이용한 구조용 집성재의 접합부에서 H형강 플랜지두께의 영향만을 평가하기 위한 목적이므로 구조용집성재에 대한 소재시험은 별도로 행하지 않았다 열간 압연한 H형강의 플랜지 .
실험체의 전체길이는 2, 200mm이고, 시험구간은 2, 000mnz이고, 주요변수는 H형강 플랜지의 두께이다. 구조용집성재에는 H형강의 웨브에 들어가도록 7.5mm의 슬리트(slit)를 설치하였다. 실험체는 SS400급 강재와 구조용집성재(300x150 [9S-27B, 대칭 다른등급〕)로 구성되어져 있으며, H형강에 대한 구조용집성재의 삽입길이는 600m"?가 되도록 계획하였다.
본 연구는 플랜지두께의 영향만을 평가하기 위한 것으로 플랜지 폭, 빌트업 유무 등에 대한 검토는 향후 연구에서 검토할 예정이다. 마지막으로 No.3(9F600-0-0)의 실험체의 플랜지 두께는 9mm로 열간압연 H형강을 사용하였다.
플랜지의 두께가 6方海인 6F60CHH)실험체는 5. ^&kN/ mm 이었으며, 플랜지두께가 9mw.
성능/효과
(1) H형강에 구조용집성재를 단순 삽입한 접합부 실험체는 최종적으로 횡전단파괴로 내력이 저하되었다. 단, 상 .
(2) 플랜지두께가 9mm, 12mm인 실험체의 초 기강 성은 각각 8.03W/mm, 7.99如V/mm이었다. 한편.
(3) 항복내력과 최대내력은 H형강의 플랜지 두께를 9mm 이상 확보한 실험체가 높은 값을 나타내었다. 따라서 구조용 집성재의 성능이 충분히 발휘되기 위해서는 설계 시 적적한 플랜지 두께를 고려하여야 한다.
(4) 에너지 흡수능력은 볼트접합에 의한 응력전달 보다는 H 형강의 플랜지에 의한 응력전달 시스템이 효과적이고, 충분한 에너지 흡수능력을 발휘하였다.
14배정도의 값을 나타내었다. 따라서 9mm이상의 플랜지두께를 확보한 실험체가 구조용집성재의 최대내력。] 충분히 활용되고 있는 것을 알 수가 있으며, 웨브에 볼트로 체결한 경우보다는 H형강에 구조용 집성재를 삽입한 실험체가 더 효과적이었다.
73배 정도였다. 따라서 H형강에 구조용집성재를 단순삽입한 접합시스템이 플랜지 없이 웨브를 볼트로 체결한 접합시스템보다 효과적인 것을 알 수가 있다.
재축방향에 비하여 큰 변형도 값을 나타내고 있으며 이는 플랜지의 국부변형 등에 기인한 것으로 판단된다. 또한, 상부플랜지 변형도가 하부플랜지에 비해 전반적으로 큰 값을 나타났다.
마지막으로 플랜지두께가 ]刼*인 12F60WO실험체의 최대모멘트와 그때의 변형각은 92.640V- m. l/31md.
플랜지 두께가 6欢m인 6F600-0-0실험체와 H형강의 플랜지를 제거하고 볼트로 체결한 9F600-WB-NF 실험체의 초기강성은 9F600-0-0실험체에 비해 각각 80%, 71%정도이었다. 즉, 일정두께 이상의 플랜지를 갖는 접합부가 응력전달에 효과적이었다.
한편. 플랜지 두께가 6欢m인 6F600-0-0실험체와 H형강의 플랜지를 제거하고 볼트로 체결한 9F600-WB-NF 실험체의 초기강성은 9F600-0-0실험체에 비해 각각 80%, 71%정도이었다. 즉, 일정두께 이상의 플랜지를 갖는 접합부가 응력전달에 효과적이었다.
후속연구
중 . 대형 목구조건축물을 실현하기 위해서 구조물 전체를 목재로 사용할 필요는 없을 것이며, 필요에 따라서는 다른 재료의 병용이나 신구법의 개발 및 적용도 가능하다 하겠다. 그림 1은 RC코아와 목질계 골조로 구성된 복합구조의 일례를 보여주고 있다.
41 배정도의 높은 강성을 나타내고 있으며, 플랜지 두께가 1初初실험체와 유사한 값을 나타내고 있다. 따라서 구조용 집성재의 성능에 따른 적절한 플랜지의 두께를 선택한다면, 합리적인 설계가 가능할 것으로 사료된다.
4(12F6O(H0P) 실험체는 플랜지 두께가 각각 6mm와 12mm이며, 다른 실험체와의 조건을 같도록 하기 위해 빌트업 (built-up)으로 제작하였다. 본 연구는 플랜지두께의 영향만을 평가하기 위한 것으로 플랜지 폭, 빌트업 유무 등에 대한 검토는 향후 연구에서 검토할 예정이다. 마지막으로 No.
김순철, 양일승, 김용빈, 문연준(2005), H형강과 구조용집성재 로 구성된 모멘트저항형 접합부의 개발, 대한건축학회논문집
김순철, 양일승, 문연준(2005), H형강을 이용한 구조용집성재 의 접합에 관한 연구, 대한건축학회 학술발표논문집
김순철, 양일승(2006), H형강과 구조용집성재로 구성된 휨재 의 접합형식에 관한 실험적 연구, 대한건축학회 논문집
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