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고강성 스터드볼트의 역학적 특성에 관한 연구
Mechanical Properties of High Stiffness Shear Connector 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.28 no.5, 2015년, pp.491 - 496  

엄철환 (위덕대학교 건축소방안전학과)

초록
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합성보의 쉬어코넥트로 널리 사용되고 있는 스터드볼트는 현재 학회규준에 강재의 재질은 용접성을 고려한 SS400이 규정되어 있으며, 그 전단내력의 산정식은 압축강도 $300kgf/cm^2$ 이하의 콘크리트를 대상으로 하고 있다. 한편 합성구조의 보급에 따라 합성보 뿐만 아니라 다른 구조부분에서도 강재과 콘크리트를 결합하는 쉬어코넥트 혹은 다른 용도의 접합재의 필요성과 함께 강재와 콘크리트의 고강도화, 프리캐스트화가 예상된다. 따라서 본 연구에서는 고강도 콘크리트와 강부재를 결합하기 위한 고강도 스터드의 개발을 목적으로 행하여진 일련의 실험결과를 보고하였다. 또한 스터드의 강성을 증대시키기 위한 강관을 이용한 쉬어콘넥트(이하, 파이프 스터드라고 한다)를 고안하였다. 본 논문에서는 고강도 스터드의 용접성, 역학특성에 관한 실험적 검토와 동시에 고강도 고강성 스터드인 파이프 스터드의 강성 내력을 종래의 스터드 볼트와의 비교실험을 하여 파이프 스터드의 유효성을 검증한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The headed studs used extensively for steel-composite construction are specified as SS400 in the current Korean Standard specification considering the welding condition. And the corresponding equation for the shear force calculation is limited for the use of compression strength of concrete below

주제어

#쉬어코넥트   #고강성 스터드   #파이프 스터드   #Push-Out 시험   #역학성능 시험   #용접성 시험  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 고강성 스터드인 파이프 스터드의 강성·내력을 종래의 스터드볼트와의 비교실험을 하여 파이프 스터드의 유효성을 검증하고자 한다.
  • 이 연구는 고강도 콘크리트와 강부재를 결합하기 위해 스터드의 고강도화 및 고강도․고강성화를 목적으로 스터드에 대하여 그 역학특성 및 용접성에 관한 일련의 실험을 하였다. 이 연구에서 얻은 주요 결과를 요약해 보면 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
프리캐스트 콘크리트의 특징은? 공장 생산되는 프리캐스트 콘크리트의 경우에는 특수한 재료·제법을 사용하지 않아도 fck=100MPa에 가까운 압축강도가 비교적 쉽게 발현된다. 이와 같은 고강도 콘크리트는 강부재와의 복합화·합성화를 도입하고자 할 때, 종래의 SS400급의 스터드만으로는 대응할 수 없게 되어 고강도 스터드의 개발이 필요하게 된다.
스터드의 재질은 무엇만 규정되어 있는가? 鋼과 콘크리트로 이루어지는 합성구조에 있어, 전단연결재로서 스터드볼트(이하, 스터드라 한다)가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 현재 스터드의 재질은 KS B 1037에있어 SS400級(41kg/mm2)상당의 것만이 규정되어 있고, 또한 대한건축학회의 건축구조기준(KBC2009) 에 있어 스터드커넥터의 강도 즉, 스터드의 전단내력 산정식은 콘크리트 설계기준강도 26.5N/mm2의 제한값을 정하여 주로30MPa정도 이하의 압축강도의 콘크리트가 대상으로 되어있다.
스터드의 고강도화 및 고강도․고강성화를 위해 역학 특성 및 용접성에 대해 실험한 결과는? (1) 파이프 스터드의 전단내력은 축경이 클수록 보통의 스터드에 비해 증대하지만, 변형능력은 감소한다. 단, 최대내력시에 대응하는 스터드의 평균 전단변형은 가장 작은 경우에도 0.03rad.이상이고, 변형능력에는 문제가 없다. (2) 스터드의 미끄럼강성은 축경에 비례해 크게 되는 것으로 나타났다. (3) 파이프 스터드 내부의 모르타르 충전유무는 스터드의 미끄럼강성에는 별다른 영향이 없는 것으로 생각된다. (4) 앞으로 고강도·고강성 스터드(파이프 스터드)를 실용화하기 위해서는 용접방법의 확립이 중요한 개발과제임을 밝혀둔다.
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참고문헌 (7)

  1. Architectural Institute of Korea (2009) Korean Building Code and Commentary. 

  2. AISC (1998) Manual of Steel Construction-Load & Resistance Factor Design Second Edition, pp.5-8. 

  3. Architectural Institute of Japan (1985) Design Recommendations for Composite Constructions. 

  4. Lloyd, C.P.Y. (1981) Design of Composite Steel-Concrete Structures, Surrey University Press. 

  5. Fisher, J.W., Ollgaard, J.G., Slutter, R.G. (1971) Shear Strength of Stud Connection in Light-Weight and Normal-Weight Concrete, AISC Eng, J. 

  6. Huang, J.S., Fielding, BY. D.J. (1971) Shear in Steel Beam-to-Column Connections, Welding Research Supplement, pp.313-326. 

  7. PCI Industry Handbook Committee (1999) PCI Design Handbook Precast and Prestressed Concrete Fifth Edition, Precast/Prestressed Concrete Institute, U.S.A., p.632. 

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