상 하부 스플릿 티 접합부는 보-기둥 모멘트 접합부의 한 형태로 T-stub 플랜지의 두께, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트의 개수, 고장력볼트의 직경 등의 변화에 따라서 상이한 거동특성을 나타낸다. 상 하부 스플릿 티 접합부는 일반적으로 상 하부에 체결된 T-stub이 휨모멘트를 지지하고 전단탭이 전단력을 지지하는 것으로 이상화하여 설계되고 있다. 그러나 중 저층 강구조물에 상 하부 스플릿 티 접합부가 적용되면 보 부재의 규격이 작아지므로 보 웨브에 전단탭을 설치할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이 연구는 이와 같이 보 웨브에 전단탭 설치가 어려운 기하학적 형상을 갖는 상 하부 스플릿 티 접합부가 충분한 전단력 지지능력을 발현하도록 하는 접합부상세를 제안하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 상 하부 스플릿 티 접합부에 대한 실험체를 제작하여 실물대 실험을 수행하였다.
상 하부 스플릿 티 접합부는 보-기둥 모멘트 접합부의 한 형태로 T-stub 플랜지의 두께, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트의 개수, 고장력볼트의 직경 등의 변화에 따라서 상이한 거동특성을 나타낸다. 상 하부 스플릿 티 접합부는 일반적으로 상 하부에 체결된 T-stub이 휨모멘트를 지지하고 전단탭이 전단력을 지지하는 것으로 이상화하여 설계되고 있다. 그러나 중 저층 강구조물에 상 하부 스플릿 티 접합부가 적용되면 보 부재의 규격이 작아지므로 보 웨브에 전단탭을 설치할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이 연구는 이와 같이 보 웨브에 전단탭 설치가 어려운 기하학적 형상을 갖는 상 하부 스플릿 티 접합부가 충분한 전단력 지지능력을 발현하도록 하는 접합부상세를 제안하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 상 하부 스플릿 티 접합부에 대한 실험체를 제작하여 실물대 실험을 수행하였다.
The double split tee connection, a type of beam-to-column moment connection, exhibits different behavioral characteristics according to changes in the thickness of the T-stub flange, the gauge distance of the high-strength bolt, and the number and diameter of high-strength bolts. In general, the dou...
The double split tee connection, a type of beam-to-column moment connection, exhibits different behavioral characteristics according to changes in the thickness of the T-stub flange, the gauge distance of the high-strength bolt, and the number and diameter of high-strength bolts. In general, the double split tee connection is idealized and designed so that a T-stub fastened to the top and bottom supports a flexural moment, and a shear tab supports a shear force. However, if the double split tee connection is applied to low-and medium-rise steel structures, the size of the beam member becomes small, and thus the shear tab cannot be bolted to the web of a beam. In this regard, this study was conducted to propose connection details to ensure that the double split tee connection with a geometric shape can display sufficient shear resisting capacity. To this end, experiments were conducted using full-scale specimens for the double split tee connection.
The double split tee connection, a type of beam-to-column moment connection, exhibits different behavioral characteristics according to changes in the thickness of the T-stub flange, the gauge distance of the high-strength bolt, and the number and diameter of high-strength bolts. In general, the double split tee connection is idealized and designed so that a T-stub fastened to the top and bottom supports a flexural moment, and a shear tab supports a shear force. However, if the double split tee connection is applied to low-and medium-rise steel structures, the size of the beam member becomes small, and thus the shear tab cannot be bolted to the web of a beam. In this regard, this study was conducted to propose connection details to ensure that the double split tee connection with a geometric shape can display sufficient shear resisting capacity. To this end, experiments were conducted using full-scale specimens for the double split tee connection.
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문제 정의
이에 대한 방안으로 양재근 등은 해석적 연구를 통하여 하부 T-stub에 체결되는 고장력볼트의 개수 혹은 직경을 증가시켜 추가된 고장력볼트가 전단탭의 역할을 대신하여 전단력을 지탱하도록 하는 접합부상세를 제안하였다[15],[16],[17],[18]. 따라서 이 연구는 양재근 등이 제안한 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부가 충분한 강성, 강도, 에너지소산능력 등을 발현하는 가를 실험적 연구를 통하여 확인하기 위하여 진행하였다[19],[20],[21],[22].
그러므로 전단탭이 지지하는 전단력을 지탱하기 위한 접합부 상세의 제안이 필요하다. 따라서 이 연구에서는 하부 T-stub에 체결되는 고장력볼트의 개수 혹은 직경을 증가시켜 추가된 고장력볼트가 전단탭의 역할을 대신하여 전단력을 지탱하도록 하는 접합부상세를 제안한다.
이 연구는 보 웨브에 전단탭 설치가 어려운 기하학적 형상을 갖는 상･하부 스플릿 티 접합부가 충분한 강도, 강성, 에너지소산능력 등을 발현하도록 하는 접합부상세를 제안 하기 위하여 진행하였다. 이 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부의 강도 및 에너지소산능력은 전단탭이 있는 상･하부 스플릿 티 접합부의 강도 및 에너지소산능력과 비교하였다. 이를 통하여 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부의 적용 가능성을 평가하고자한다. 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부의 실험체를 구성하는데 있어서 하부 T-stub 플랜지에 추가된 고장력볼트의 개수는 Table 1에 정리한 것과 같이 전단탭의 전단 파단 한계상태에 근거하여 식 (2)를 적용하여 Table 2와 같이 구하였다.
가설 설정
즉, 전단탭의 한계상태를 검토하여 산정한 설계전단강도 값을 식 (2)을 적용하여 얻은 고장력볼트의 전단파단 강도 값으로 나누어 추가할 고장력볼트의 개수 및 직경을 구한다. 이때 고장력볼트는 1면 전단이고 고장력볼트의 나사부가 전단면에 포함된 것으로 가정한다.
제안 방법
전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부의 강도 및 에너지소산능력은 전단탭이 있는 상･하부 스플릿 티 접합부의 강도 및 에너지소산능력과 비교하였다. 이를 통하여 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부의 적용 가능성을 평가하고자한다.
상･하부 스플릿 티 접합부를 구성하는 각 부재의 재료적 물성값은 Table 4에 정리하였다. 접합부 실험체에 작용하는 하중은 FEMA350에서 제시한 재하조건을 적용하여 보 단부에 연직방향의 반복하중 형태로 가하였다. 하중작용에 따른 접합부에 발생하는 변위는 Fig.
성능/효과
(1) 전단탭이 있는 상･하부 스플릿 티 접합부와 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부는 T-stub 플랜지의 두께가 증가될수록 고장력볼트 게이지 거리가 감소될수록 설계휨강도 값이 증가하였다.
(2) 전단탭이 있는 상･하부 스플릿 티 접합부와 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부는 T-stub 플랜지의 두께가 증가될수록 고장력볼트 게이지 거리가 감소될수록 회전각 변화 및 에너지소산능력 값은 감소되었다.
(3) 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부의 설계휨강도 값은 전단탭이 있는 상･하부 스플릿 티 접합부의 설계 휨강도 값과 큰 차이는 없었고 하부 T-stub 플랜지에 체결된 고장력볼트의 전단파단 및 하부 T-stub 필릿부의 전단파단도 발생하지 않았다.
(4) 제안한 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부에 대한 접합부 상세를 적용하여도 충분한 강도, 강성, 에너지소산능력을 발현하였다. 따라서 제안한 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부에 대한 접합부 상세는 적용하기 적합하다고 판단한다.
(4) 제안한 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부에 대한 접합부 상세를 적용하여도 충분한 강도, 강성, 에너지소산능력을 발현하였다. 따라서 제안한 전단탭이 없는 상･하부 스플릿 티 접합부에 대한 접합부 상세는 적용하기 적합하다고 판단한다.
5와 Table 6에 나타난 것과 같이 T-stub 플랜지의 휨항복후 소성변형 발생이 큰 G210-T21-B300 실험체가 T-stub 플랜지의 휨항복이 발생하지 않은 G160-T28-B250 실험체보다 더 큰 에너지소산능력을 발현하고 있다. 또한, 전단탭이 없는 G160-T28-B250-SO 실험체와 G210-T21-B300- SO 실험체의 에너지소산능력이 전단탭이 없는 G160-T28- B250-SI 실험체 실험체와 G210-T21-B300-SI 실험체의 에너지소산능력 보다 평균적으로 높았다.
Table 5에 나타난 것과 같이 T-stub 플랜지의 두께가 두껍고 고장력볼트 게이지 거리가 짧은 G160-T28-B250 실험체의 파괴하중이 G210-T21-B300 실험체보다 높았다. 또한, 전단탭이 있는 G160-T28-B250-SI 실험체와 G210- T21-B300-SI 실험체의 파괴하중은 전단탭이 없는 G160- T28-B250-SO 실험체와 G210-T21-B300-SO 실험체의 파괴하중 보다는 높았으나 파괴강도 차이는 크지 않았다.
4(c)에 나타난 것과 같이 G210-T21-B300-SI 실험체 A, B는 하중이 증가함에 따라서 T-stub 플랜지에는 휨 항복에 의한 변형이 발생하였다. 최종적으로 G210-T21- B300-SI 실험체 A, B는 각각 1,104.55kN･m, 822.56kN･ m의 휨모멘트가 작용할 때 T-stub 플랜지에 체결된 고장력볼트의 인장파단에 의하여 파괴되었다. 마찬가지로 Fig.
4(d)에 나타난 것과 같이 G210-T21-B300-SO 실험체 A, B도 G210-T21-B300-SI 실험체 A, B와 같이 하중이 증가함에 따라서 T-stub 플랜지에는 휨항복에 의한 변형이 발생하였다. 최종적으로 G210-T21-B300-SO 실험체 A, B 는 각각 1,143.77kN･m, 1,088.91kN･m의 휨모멘트가 작용할 때 T-stub 플랜지에 체결된 고장력볼트의 인장파단에 의하여 파괴되었다. Fig.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
한계상태로 인하여 상･하부 스플릿 티 접합부는 어떻게 설계되고 있는가?
상･하부 스플릿 티 접합부의 한계상태로는 보 플랜지에 체결된 고장력볼트의 전단파단, T-stub 스템의 순단면 파단, T-stub 플랜지의 휨항복 후 소성파단, T-stub 플랜지에 체결된 고장력볼트의 인장파단, T-stub 스템의 블록전단 파단, 보 플랜지의 전단파단, 기둥 플랜지의 휨항복, 전단탭의 전단항복, 전단탭의 전단파단, 전단탭의 블록전단 파단, 전단탭-기둥 플랜지 용접부 파단, 전단탭에 체결된 고장력볼트의 전단파단 등이 있다. 이러한 접합부의 한계상태로 인하여 상･하부 스플릿 티 접합부가 파괴되지 않도록 상･하부 T-stub은 작용하는 휨모멘트를 지탱하고 전단탭은 전단력을 지탱하는 것으로 이상화하여 설계되고 있다[9],[10],[11],[12],[13],[14]. 그러나 상･하부 스플릿 티 접합부가 작은 춤의 보 부재로 구성된 중･저층의 강구조물에 적용되는 경우에는 기하학적 형상에 의하여 전단탭을 적용하지 못하는 상황이 발생한다.
기하학적 형상에 의하여 전단탭을 적용하지 못하는 상황이 발생하였을 때 이 연구에서 제안한 방법은?
그러므로 전단탭이 지지하는 전단력을 지탱하기 위한 접합부 상세의 제안이 필요하다. 따라서 이 연구에서는 하부 T-stub에 체결되는 고장력볼트의 개수 혹은 직경을 증가시켜 추가된 고장력볼트가 전단탭의 역할을 대신하여 전단력을 지탱하도록 하는 접합부상세를 제안한다.
상･하부 스플릿 티 접합부의 한계상태로는 어떤 것이 있나?
상･하부 스플릿 티 접합부는 부분강접 접합부(full strengthpartially restrained connection)의 한 형태로 보통모멘트 골조 혹은 특수모멘트골조 등에 적합한 접합부로 분류된다[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8]. 상･하부 스플릿 티 접합부의 한계상태로는 보 플랜지에 체결된 고장력볼트의 전단파단, T-stub 스템의 순단면 파단, T-stub 플랜지의 휨항복 후 소성파단, T-stub 플랜지에 체결된 고장력볼트의 인장파단, T-stub 스템의 블록전단 파단, 보 플랜지의 전단파단, 기둥 플랜지의 휨항복, 전단탭의 전단항복, 전단탭의 전단파단, 전단탭의 블록전단 파단, 전단탭-기둥 플랜지 용접부 파단, 전단탭에 체결된 고장력볼트의 전단파단 등이 있다. 이러한 접합부의 한계상태로 인하여 상･하부 스플릿 티 접합부가 파괴되지 않도록 상･하부 T-stub은 작용하는 휨모멘트를 지탱하고 전단탭은 전단력을 지탱하는 것으로 이상화하여 설계되고 있다[9],[10],[11],[12],[13],[14].
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