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[국내논문] 고장력볼트 마찰이음의 합리적 설계 및 시공에 관한 연구
A Study on Rational Design and Construction of High-Tension-Bolt Friction Joints 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers. A. 구조공학, 원자력공학, 콘크리트공학, v.26 no.3A, 2006년, pp.513 - 521  

이승용 (충주대학교 토공학과) ,  경갑수 (한국해양대학교 건설.환경공학부)

초록
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최근에는 고장력볼트 마찰이음의 다양화에 대해서 실무적 관점에서부터 각종 실험적 연구가 실시되고 있지만, 이러한 연구 결과가 시방기준의 개정에 반영된 것은 거의 없는 실정이다. 특히 강교량에 있어서는 최근 합리화의 추진이 강하게 대두되고 있으며, 이에 따라 강교의 설계 및 시공상 가장 중요한 부분의 하나인 고장력볼트 이음부의 합리화의 필요성이 커지고 있다. 따라서 본 연구는 고장력볼트 이음부의 설계 및 시공의 합리화를 위한 방향을 제시하고, 설계기준으로의 반영을 위한 기초자료를 제시하기 위하여 고장력볼트 이음부에 관한 국내외의 설계기준을 비교, 검토하여 설계에서 가장 중요한 인자인 미끄러짐 계수, 그리고 볼트 구멍의 크기에 대한 규정을 분석하였다. 한편 과대공 및 축력감소의 영향을 평가하기 위하여 고장력볼트 연결부에 대한 미끄러짐 시험을 실시하여 미끄러짐 거동을 평가하였다. 또한 최근에 수행된 고장력볼트 마찰이음에 관한 연구결과를 토대로 접촉면의 상태에 따른 미끄러짐 계수의 차이, 과대공의 영향, 채움판의 적용, 모재 틈새간격의 영향, 방청볼트의 사용성 등을 평가하였다. 이로부터 미끄러짐 계수의 경우 국내의 시방기준에서는 접촉면의 처리상태에 따라 일률적으로 적용되고 있는데 비하여 외국의 시방기준에서는 접촉면의 처리상태에 따라 세분화하여 규정하고 있다. 따라서 국내의 시방기준에도 접촉면의 처리상태에 따라 미끄러짐 계수를 세분하여 규정하여 설계의 합리화를 추진할 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 외국의 시방기준에서 적용하는 정도의 과대공을 설계에 반영하면 시공의 효율성을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Many studies have been conducted on the high tension bolt friction connection in the view of the field practice. Those effort, however, unfortunately have not been appropriately applied in the design specifications. Recently, particularly for steel bridges, rationalization of design takes greater at...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 저자 등에 의해 최근에 수행된 고장력볼트 마찰이음에 관한 연구결과를 토대로 설계측면에서는 접촉면의 상태에 따른 미끄러짐 계수의 차이, 과대공의 영향, 축력감소의 영향 그리고 시공측면에서는 채움판의 적용, 모재 틈새간격의 영향, 방청볼트의 사용 등에 주안점을 두고, 국내의 기존 연구를 종합적으로 정리, 비교 분석하여 강교량 합리화를 위해 필수적으로 선행되어야 할 고장력볼트 이음부의 설계 및 시공의 합리화를 위한 방향을 제시하고, 국내 설계기준으로의 반영을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
  • 고장력볼트 이음부의 설계 및 시공의 합리화를 위한 방향을 제시하고, 설계기준으로의 반영을 위한 기초자료를 제시 하기 위한 목적으로 실시된 본 연구로부터 얻어진 결과를 정리하면 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고장력볼트 이음부의 설계에서 가장 중요한 인자는 무엇인가? 고장력볼트 이음부의 설계에서 가장 중요한 인자인 미끄러짐 계수에 대해서 국내의 설계기준에서는 접촉면의 처리상태에 관계없이 일률적으로 규정하고 있으나, 이를 외국의 설계기준에서 적용하는 수준으로 접촉면의 처리상태에 따라 세분화하면 설계의 합리화를 도모할 수 있다. 또한, 최근 장대교량의 건설의 증가에 따른 부재 치수의 대형화와 대블럭 가설의 증가에 따라 부재의 조립을 원활하게 하기 위해서는 과대공의 허용이 불가피하다.
고장력볼트 마찰이음에서 현장 이음 시 구조부재들 사이에 거의 완벽한 정렬을 요구하게 되는 것은 무엇인가? 고장력볼트 마찰이음에 있어서 볼트 구멍의 직경의 제한은 현장이음시 구조부재들 사이에 거의 완벽한 정렬을 요구하게 된다. 그러나 실제조건에서는 때때로 구조물의 한쪽이 태양이나 찬바람에 노출되어 부재의 팽창이나 수축이 일어나게 되고 이것은 조립시 구멍간의 정확도를 떨어뜨린다.
고장력볼트 이음부의 설계 및 시공의 합리화를 위한 방향을 제시하고, 설계기준으로의 반영을 위한 기초자료를 제시 하기 위한 목적으로 실시된 본 연구로부터 얻어진 결과는? 1. 국내의 시방기준에서는 미끄러짐 계수를 접촉면의 처리상태에 따라 일률적으로 적용하고 있으나, 외국의 시방기준에서는 접촉면의 처리상태에 따라 세분화하여 규정하고 있다. 따라서 국내의 시방기준에도 접촉면의 처리상태에 따라 미끄러짐 계수를 세분하여 규정함으로서 설계의 합리화를 추진할 필요가 있을 것으로 판단된다. 2. 외국의 시방기준에서 허용하고 있는 「볼트직경+4 mm」 의 과대공은 표준공과 비교하여 이음부의 미끄러짐 거동에 미치는 영향이 거의 없는 것을 알 수 있다. 3. 도입축력이 감소한 경우에는 미끄러짐 하중이 현저히 감소하여 미끄러짐 내력의 저하가 큰 것으로 나타났다. 따라서 고장력볼트의 체결시 도입축력의 관리는 고장력볼트 이음부의 미끄러짐 내력에 큰 영향을 미치는 중요한 요인임을 알 수 있다. 4. 접촉면의 표면처리 조건에 따라 미끄러짐 계수의 차이가 크게 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 실제 구조물에서 안정된 미끄러짐 계수를 확보하기 위해서는 접촉면의 처리가 중요한 요소임을 알 수 있다. 또한 접촉면에 도장을 실시할 경우에는 소요의 도막두께를 확보하는 것이 중요할 것으로 판단된다. 5. 도로교설계기준에서 허용하고 있는 모재 두께의 1/2까지 채움판의 적용이나 모재 사이의 틈새간격을 20 mm 정도까지 허용하여도 이음부에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 판단되나 실제 적용에서는 현장상황을 고려하는 등의 주의가 필요하다. 또한 방청볼트의 사용으로 이음부의 부식을 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.
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참고문헌 (25)

  1. 박용명, 성택룡(2000) 내후성강재 고장력볼트 이음부 미끄러짐 계수 평가 실험(I)(II). 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제12권 제2호, pp. 167-185 

  2. 이승용(1998) 고장력볼트 이음부의 역학적 거동에 영향을 미치는 제인자의 평가. 박사학위논문, 한양대학교 

  3. 이승용, 경갑수, 박용걸(2001) 고장력볼트 마찰이음에서 모재 틈새 간격의 영향. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제21권 제2-A호, pp. 269-278 

  4. 이승용, 경갑수, 성기태(2000) 채움판을 갖는 고장력볼트 이음부의 미끄러짐 거동. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제20권 제6-A호, pp. 1005-1015 

  5. 이승용, 경갑수, 장동일(1999) 방청처리한 고장력볼트 이음부의 릴렉세이션 및 미끄러짐 거동에 관한 실험적 연구. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제19권 제I-5호, pp. 697-705 

  6. 한국도로교통협회(2005) 도로교표준시방서 

  7. 한국도로교통협회(2005) 도로교설계기준 

  8. 谷平勉, 龜井正博, 石原晴弘, 田井戶米好(1990) 17年間供用された高力ボルト摩擦接合手のすベり耐力に關する實驗. 構造工學論文集, Vol.36A, pp. 1087-1096 

  9. 本四公團(1993) 鋼橋等製作基準 

  10. 杉谷(2005) 鋼板表面處理狀況を慮した高力ボルト摩擦接合手のすベり係數の檢討. 法政大學大學院修士論文 

  11. 西岡敬治, 乙黑幸年, 八幡健, 長沼敏彦, 吉川紀(1997) 施工後10數 年經過した橋梁の高力ボルト手の維持管埋に關する諸問題. 構造工學論文集, Vol. 43A, pp. 961-966 

  12. 西村宣男, 秋山壽行, 龜井義典(2001) 高力ボルト摩擦接合手に關する最近の硏究動向. 日本土木學會論文集. No. 675/I-55, pp. 1-14 

  13. 日本建築學會(1988) 鋼構造設計規準 

  14. 日本建築學會(1993) 高力ボルト接合設計施工指針. pp. 73-74 

  15. 日本道路協會(1996) 道路橋示方書同解說-鋼橋編 

  16. 日本道路協會(2002) 道路橋示方書同解說, II鋼橋編 

  17. 日本土木學會(1996) 鋼橋における劣化現象と損傷の評價. pp. 15-23 

  18. AASHTO (1994) Standard Specification for Highway Bridges 

  19. AASHTO (2002) Standard Specifications for Highway Bridges. 17th Edition 

  20. AASHTO (2004) AASHTO LRFD Bridge Design Specifications. 3rd Edition 

  21. Akira Nishimura, Jira Tajima, Tokuya Yamasaki and Shinzo Kikukawa (1982) The aging of high strength bolted joints in long service. IABSE symposium on maintenance, repair and rehabilitation of bridges, Washington D.C. Final Report 

  22. BS (1982) BS 5400, Part 3, Code of Practice for Design of Steel Bridges 

  23. BS (2000) BS 5400, Part 3, Code of Practice for Design of Steel Bridges 

  24. ECCS (1985) European Recommendations for Bolted Connections in Structural Steelwork 

  25. Eurocode (2003) Part 2, Steel Bridges 

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