초록 ▼

반강접 접합부를 가진 철골구조물은 시공이 용이하고, 구조부재의 강도 및 강성도를 효율적으로 이용할 수 있고 비탄성 거동에 따른 에너지 흡수능력이 커서 내진성이 좋은 골조 구조설계가 가능하다. 이러한 반강접 접합부에 대한 비선형 거동특성을 파악하고 비선형 이력거동에 대한 단순 해석모델을 제시하여 2차 비탄성 구조해석 프로그램을 개발하고 이를 이용하여 반강접 접합부의 실용화에 대한 대안을 제시하는 것을 목표로 한다.
반강접 접합부의 거동 특성을 파악하기 위하여 멱급수 계산식 형태의 예측 모델을 제시하였으며 실험결과를 이용하여 설계

반강접 접합부를 가진 철골구조물은 시공이 용이하고, 구조부재의 강도 및 강성도를 효율적으로 이용할 수 있고 비탄성 거동에 따른 에너지 흡수능력이 커서 내진성이 좋은 골조 구조설계가 가능하다. 이러한 반강접 접합부에 대한 비선형 거동특성을 파악하고 비선형 이력거동에 대한 단순 해석모델을 제시하여 2차 비탄성 구조해석 프로그램을 개발하고 이를 이용하여 반강접 접합부의 실용화에 대한 대안을 제시하는 것을 목표로 한다.
반강접 접합부의 거동 특성을 파악하기 위하여 멱급수 계산식 형태의 예측 모델을 제시하였으며 실험결과를 이용하여 설계변수들을 확인하였다. 이를 위하여 접합부 유형별로 표준화 상수, 곡선 추적상수 및 회전강성식에 대한 매개변수를 확인하였다. 반강접 접합부 이력거동의 Envelope에 대한 단순 해석모델을 위하여 Bi-Linear Model 과 Tri-Linear Model을 제안하였고 Monotonic Loading에 대한 실험결과를 활용하여 각 모델의 매개변수를 확인하였다. 이력거동에 대한 특성을 나타내기 위하여 Three Parameter Model을 선정하였고 실험결과를 이용하여 매개변수를 확인하였다. 2차 비탄성 구조해석 프로그램에서는 반강접 효과를 고려한 부재 강성행렬, 소성힌지를 고려한 부재 강성행렬, 재료 비선형을 고려한 부재 강성행렬, 재료 비선형을 고려한 부재력 산정 그리고 지진하중에 대한 동적 구조해석을 위하여 Newmark-Beta Method를 활용하였다.
양면 웨브 앵글 접합부, 상,하 플랜지 앵글 접합부 그리고 양면 웨브 앵글을 가진 상,하 플랜지 앵글 접합부에 대한 비선형 거동을 예측할 수 있는 표준화상수, 곡선추적상수 그리고 회전 강성식에 대한 매개변수를 확인하였다. 반강접 접합부 이력 거동의 Envelope을 위하여 Bi-Linear Model과 Tri-Linear Model에 대한 매개변수를 확인하였고 이력거동을 나타내기 위한 Three Parameter Model의 매개변수를 확인하였다. 대부분의 접합부가 강성도 저하와 Pinching 거동은 없었으며 에너지 소산능력은 접합부 종류에 따라 다른 양상을 보였다. 이러한 매개변수를 활용하여 반강접 접합부의 이력거동에 대한 단순 해석모델을 확인하였다. 개발된 2차 비탄성 구조해석 프로그램을 활용하여 6층 비가새 철골구조물과 20층 가새 철골구조물에 대하여 지진하중에 대한 등가 횡하중을 재하하여 부재력 분배, 수평변위, 보 부재설계에 대한 검토, 횡력에 대한 접합부 요구 연성도에 대한 구조해석 결과를 확인하였다.
두 구조물 모두 P-delta 효과를 고려할 필요가 없었으며 전단접합부를 반강접 접합부로 구조설계하는 경우 보의 부재크기를 줄일 수 있었다. 접합부 요구연성도는 접합부에 따라 다양한 연성도가 요구되었으며 강접합부인 EPC 접합부에서는 반강접 접합부 보다 큰 연성도가 요구되어 규모가 큰 지진에 대해서는 파괴될 확률이 높은 것으로 추정되었다. 반강접 접합부 이력거동을 고려한 철골구조물의 동적하중에 대한 구조해석 결과 및 구조설계에 대한 실용화 방안에 대해서는 추후 논문으로 발표할 예정이다.

Abstract ▼

The semi-rigid connections enable the construction process easy and make it possible to utilize the strength and stiffness of steel members. The large energy absorption capacity of the connection due to their inelastic behavior makes it possible to design steel member with good earthquake-resistant

The semi-rigid connections enable the construction process easy and make it possible to utilize the strength and stiffness of steel members. The large energy absorption capacity of the connection due to their inelastic behavior makes it possible to design steel member with good earthquake-resistant capacity. The purposes of this study are to identify the nonlinear features of the connection, to suggest the simple analytical model for nonlinear hysteretic behavior, to develop second-order inelastic structural analysis program, and to suggest the alternatives for utilizing the effects of semi-rigidity.
The procedure to predict the moment-rotation characteristics of steel connections is suggested by identifying the nonlinear features of the power model whose design variables are evaluated by using experimental results. For that, some parameters are evaluated for various types of connections. Bi-linear and tri-linear models are suggested as a simple analytical model for the envelope of the hysteretic behavior and evaluated by using experimental results. Three parameter model is adopted to describe the hysteretic behavior and parameters are evaluted by using experimental results. For the development of second - order inelastic structural analysis program, the procedures are utilized, which contains that for stiffness matrix of member with semi-rigidity and plastic hinge, and material nonlinearity, and Newmark-Beta method for dynamic structural analysis.
The parameters such as standardization constant, curve-fitting constant, and those for rotational stiffness formula are identified to predict the nonlinear behavior of double web angle connections, top and seat angle without double web angle connection, and top and seat angle with double web angle connection. Almost connections reveal no stiffness degradation and pinching behavior but energy dissipation capacities are different for various types of connections. Distribution of member forces, lateral displacement, beam member design and required ductility for connections are evaluated for the equivalent lateral load for seismic load in 6-story unbraced and 20-story braced steel framed structures using the developed second-order inelastic structural analysis program. The two structure show that there is no need to consider P-delta effect and that the sizes of beam member can be reduced by designing the shear connections as semi-rigid connections. The required ductility for connections are different from connection to connection. EPC connections as rigid connection need larger ductility and show more possibility of failure in case of strong earthquake ground motion. The analytical results for dynamic analysis and utilization measures for structural design are to be published as technical paper.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문 ...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 ...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...8
• 3. 결과 및 고찰 ...19
• 4. 결론 ...37
• 5. 인용문헌 ...38