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국부좌굴 현상을 고려한 강판 콘크리트 패널의 효율적인 스터드 배치 간격 설정
Determination of Efficient Shear Stud Spacing in Steel-Concrete Panel(SCP) considering Local Buckling Behavior 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.30 no.6, 2017년, pp.479 - 484  

김정래 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ,  이원호 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ,  곽효경 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과)

초록
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본 논문에서는 국부좌굴 현상을 고려하여 강판 콘크리트 패널(SCP)의 유한요소 해석을 수행하고 설계지침과 비교하여 전단 스터드의 효율적인 스터드 배치 간격을 연구하였다. 강판 콘크리트 구조의 설계 및 기술기준은 전단 균열의 전개와 국부 좌굴 현상을 방지하기 위하여 스터드의 최대 간격을 제한하고 있으나 이는 기존 강재-콘크리트 합성 구조의 설계기준을 토대로 산정되었다. 이에 유한요소 해석 프로그램을 이용한 강판 및 SCP의 국부좌굴 부재 해석을 통하여 스터드 최대 배치 간격을 구하고 설계지침에서 제시한 값과 비교하였다. 먼저, 단일 강판에 대하여 국부좌굴 해석을 수행하여 판좌굴 이론과 비교 검증하였고, 연속적인 스터드 배치에 따른 영향을 확인하기 위하여 다수의 강판이 연결된 경우에 대하여 해석을 수행하였다. 또한 강판 콘크리트 구조에서 콘크리트의 영향 및 합성 거동에 따른 영향을 확인하기 위하여 강판 콘크리트 구조를 모델링하고, 국부좌굴이 발생하지 않는 스터드 배치 최대 간격을 구하여 설계지침과 비교하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, finite element analysis of Steel-Concrete panel(SCP) was conducted considering the local buckling behavior and the optimized design of shear studs arrangement was studied by comparing with design guidelines. If the spacing of the studs of SCP is widened, it is easy to be manufactured ...

주제어

#강판 콘크리트 구조   #합성 패널   #전단 연결재   #스터드 배치 설계   #국부좌굴 해석  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 강판 콘크리트 구조에서 효율적인 스터드 배치를 위하여 스터드 간격에 따른 유한요소 좌굴 해석을 수행하였다. 강판 콘크리트 구조 설계 지침 및 선행연구(Zhang et al.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강판 콘크리트 구조의 장점은? 일반적인 철근 콘크리트 구조물과 달리 강판 콘크리트 구조(steel-concrete panel, SCP)는 강판에 직접 콘크리트를 타설하여 거푸집의 설치 및 제거가 필요하지 않으며 패널 단위로 모듈화가 가능하기 때문에 시공 기간 및 비용을 절감할 수 있다. 특히 극지 및 오지의 비율이 높은 LNG 액화플랜트 건설 지역은 시공 환경이 열악하기 때문에 현지 작업이 최소화되는 모듈화 시공 및 설치 방법에서 크게 이점을 가진다.
스터드 개수 증가하면 어떤 단점이 있는가? 강판 콘크리트 패널에서 강판과 콘크리트는 전단 스터드와 같은 연결재를 이용하여 전단력을 전달하고 두 부재를 연결하는데, 스터드의 종류와 배치에 따라서 부착강성이 결정된다. 스터드 간격이 좁을수록 완전부착 상태에 가까운 합성거동을 하게 되어 우수한 구조적 성능을 기대할 수 있으나, 스터드 개수가 증가함에 따라 패널 자체의 무게가 증가하고 콘크리트 타설 시에 굵은 골재의 크기보다 스터드 간격이 좁으면 제작에 어려움이 발생하므로 경제성이나 시공성에 있어 이점을 잃게 된다. 따라서 설계 시 구조적 목표성능을 만족하되 스터드 간격은 최대한 넓히는 것이 효율적이다.
강판 콘크리트 구조가 LNG액화플랜트 건설지역에 이점이 있는 이유는? 일반적인 철근 콘크리트 구조물과 달리 강판 콘크리트 구조(steel-concrete panel, SCP)는 강판에 직접 콘크리트를 타설하여 거푸집의 설치 및 제거가 필요하지 않으며 패널 단위로 모듈화가 가능하기 때문에 시공 기간 및 비용을 절감할 수 있다. 특히 극지 및 오지의 비율이 높은 LNG 액화플랜트 건설 지역은 시공 환경이 열악하기 때문에 현지 작업이 최소화되는 모듈화 시공 및 설치 방법에서 크게 이점을 가진다. 또한 철근 콘크리트 구조물과 비교하여 얇은 두께의 구조를 사용하여도 되므로 구조물의 경량화도 가능하다.
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참고문헌 (15)

  1. AASHTO (1996) American Association of State Highway and Transportation Officials, Standard Specifications for High-way Bridges, 16th Edition. 

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  3. ACI (2008) Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, Farmington Hills, Michigan, p.503. 

  4. AISC (2005) Specifications for Structural Steel Buildings, Chicago, IL, p.460. 

  5. Cho, S.G., Lim, J.S., Jeong, Y.D., Yi, S.T. (2014) Analytical Study for Design of Shape and Arrangement Spacing of Studs in Steel Plate Concrete (SC) Wall subjected to Shear and Axial Forces, J. Korea Inst. Struct. Maint. & Insp., 18(4), pp.67-76. 

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  9. Japan Electric Association (1987) Technical Guidelines for Aseismic Design of Nuclear Power Plants. 

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  13. Shin, D.K., Hwang, Y.Y. (2015) An Experimental Study on Bending Capacity of SC(Steel Concrete) Panel, Proc. Korea Concr. Inst., 1-2. 

  14. Zhang, K., Varma, A.H., Malushte, S.R., Gallocher, S. (2014) Effect of Shear Connectors on Local Buckling and Composite Action in Steel Concrete Composite Walls, Nucl. Eng. & Design, 269, pp.231-239. 

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  15. Timoshenko, S.P., Gere, J.M. (1961) Theory of Elastic Stability, McGrawHill. 

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