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문제 정의
- (1) 본 연구에서는 실물대 실험을 통해 국내 설계 및 시공관행을 통해 제작된 접합부 원형의 내진성능을 평가하였다. 합성도가 92%로 거의 완전한 합성거동을 보이는 합성슬래브 실험체의 경우, 중립축이 보 웨브 정중앙부에 위치하는 순철골 실험체와는 달리, 중립축이 50mm가량 상승하였으며 보 하부 플랜지 용접 열영향부의 파단으로 인해순철골 접합부의 성능에 다다르지 못하고 파단되었다.
- PN500C-SRC/RBS 실험체의 하부 플랜지 RBS 저사이클 피로 파단을 보완하기 위한 후속 실험도 진행되었다. PN500CSRC/RBS 실험체의 보 강재는 SS400으로, CVN 인성값에 대한 규정이 없어서 상대적으로 피로저항 성능이 열등한 것으로 여겨진다.
- 5a, b 참고). PN500과는 달리 하부플랜지의 용접 열영향부에서 피로파단이 발생한 PN500C의 실험결과는 이러한 추정을 뒷받침한다.
- 특히 용접부 부근의 보 플랜지는 열영향 및 3축응력 구속으로 인해 취성화된 영역 임을 고려하면 더욱 그러하다. 따라서 중량전단탭으로 보강하여 보 웨브의 소성단면계수를 증대시켜서 보 플랜지의 인장응력을 줄이고, 소성힌지의 발생힌지는 보 내부로 밀어내어 열영향과 3축응력 구속이 없는 영역에서 비탄성 변형을 발휘시키고자 하는 의도로 본 상세를 포함시켰다. 본 실험체는 앞서 소개한 PN500C를 기본 골격으로 하여 폭 250mm, 높이 370mm, 보 웨브와 유사한 두께 9mm의 중량 전단탭을 용접하였으며, 여기서 중량전단탭 상세에 있어 응력이 집중될 것으로 예상되는 기둥면의 반대편 양쪽 모서리 부분을 50mm씩 잘라내었다(Fig.
- 본 연구에서는 철골모멘트 용접접합부의 성능저하를 야기하는 슬래브의 합성효과로 인한 중립축 위치상승과 그에 따른 하부 플랜지 응력 집중을 실험적으로 규명하였다. 중량 전단탭 보강, 수평/삼각헌치 보강 및 RBS도입을 통한 접합부 개선안을 제시하고 각 보강안의 실효성을 해석 및 실험적 연구를 통해 규명하고 각 안에 대한 권장상세를 제시하였다.
- 본 연구의 중량전단탭 보강은 플랜지를 손대지 않고 이 부분의 과응력을 줄이기 위한 대안으로 제시된 것이다. Fig.
- 05rad으로 순철골 실험체인 PN500에 비해 열등한 에너지소산능력을 발현하는 것으로 나타났다. 이는 실험 설계 시 의도한 슬래브 합성효과로 인해 나타난 결과로, 이에 대한 고찰은 이후에 본격적으로 다루도록 한다. Fig.
- 기존의 내진보강상세나 내진성능향상 방안은 국내의 상세에 대해 검증되어야 한다. 이에 본 연구에서는 국내 설계 및 시공관행을 통해 제작된 접합부 원형을 토대로 실물대 실험을 통해 내진성능을 평가하는 한편, 각각의 보강에 따른 내진성능 향상 유무를 입증하였다.
- 중량전단탭을 통한 전략은 여타 보강법에 비해 비교적 적은 비용이 요구될 뿐만 아니라 보 하부에 별도의 보강을 위한 공간을 요구하지 않는다는 점에서 실용적이고 효율적인 내진보강안이 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 중량전단탭 보강의 실효성을 실험적으로 확인하고 수치해석적 보완연구를 수행하였다.
- . 이하에서는 중량전단탭 보강 접합부의 응력전달기제를 수치해석적으로 살펴본다.
- 헌치보강안과는 별개로 본 연구에서는 기둥 인접면의 보웨브에 중량전단탭(heavy shear tab)을 용접하는 새로운 보강법을 제시하였다. Goel 등[10]은 해석 연구를 통해 기둥 근방 보 웨브 중립축 근처에는 응력이 거의 발생하지 않으며, 보에 전달되는 전단력은 트러스와 유사하게 보 플랜지를 통해 전달됨을 주장한 바 있다.
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