전단탭이 없는 상·하부 스플릿 티 접합부를 적용한 강구조물의 설계

양재근,김용범,Yang, Jae Guen,Kim, Yong Boem 한국강구조학회 2016 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.28 No.2

금상 하부 스플릿 티 접합부는 접합부를 구성하는 T-stub 플랜지의 두께, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트의 개수 및 직경 등의 변화에 따라서 상이한 강도, 강성, 에너지소산능력 등을 발현한다. 이러한 상 하부 스플릿 티 접합부가 중 저층 강구조물에 적용될 경우에 전단력을 지탱하는 전단탭을 적용할 수 없는 상황이 발생한다. 이 때문에 충분한 휨모멘트지지능력뿐만 아니라 전단력도 지탱할 수 있는 개선된 상 하부 스플릿 티 접합부상세의 제안이 필요하다. 이 연구는 양재근 등이 해석적 연구와 실험적 연구를 수행하여 얻은 전단탭이 없는 상 하부 스플릿 티 접합부가 중 저층의 강구조물에 적용되었을 때 충분한 회전강성을 발현하는 가를 평가하기 위하여 진행하였다. 또한, 전단탭이 없는 상 하부 스플릿 티 접합부를 적용한 중 저층 강구조물이 안전한 구조적거동양상을 나타냄과 동시에 무차원화 된 초기 회전강성을 구조해석에 적용하여 재료적 물량저감 효과도 나타낼 수 있는 가를 평가하기 위하여 진행하였다. Double split tee connection has various strength, stiffness, and energy dissipation capacity according to changes of thickness of T-stub flange and gauge distance, number, and diameter of high-strength bolt. If the double split tee connection is applied to a low- or medium-rise steel structure, a shear tab can't be applied for supporting shear force because of geometrical limitation. So it is required to propose details of improved double split tee connection to support shear force as well as flexural force. This research was performed to see if enough rotational stiffness is found when the double split tee connection without shear tab which was obtained through analytic and experimental researches by Yang et al. is applied to a low- or medium-rise steel structure. Also, it was seen if the low- or medium-rise steel structure having double split tee connection without shear tab has safe structural behavior, as well as material saving effect.

전단탭이 없는 상·하부 스플릿 티 접합부의 접합부상세 제안

양재근,이형동,김용범,배다솔,Yang, Jae Guen,Lee, Hyung Dong,Kim, Yong Boem,Pae, Da Sol 한국강구조학회 2015 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.27 No.5

상 하부 스플릿 티 접합부는 보-기둥 모멘트 접합부로써 T-stub 플랜지의 두께, 고장력볼트의 게이지 거리, 고장력볼트의 개수 및 직경 등의 영향에 따라서 상이한 거동특성을 나타낸다. 상 하부 스플릿 티 접합부는 일반적으로 접합부에 작용하는 휨모멘트는 T-stub이 지지하고 전단력은 전단탭이 지지하는 것으로 이상화되어 설계되고 있다. 그러나 중 저층 규모의 강구조물에 상 하부 스플릿 티 접합부가 적용되는 경우, 작은 규격의 보 부재가 적용될 수 있기 때문에 보 웨브에 전단탭을 설치하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이 연구는 이와 같이 보 웨브에 전단탭을 설치할 수 없는 기하학적 형상을 갖는 상 하부 스플릿 티 접합부가 충분한 전단력 지지능력을 갖도록 하는 접합부 상세를 제안하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 상 하부 스플릿 티 접합부에 대한 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하였다. A double split tee connection, which is a beam-column moment connection, shows different behavioral characteristics under the influences of the thickness of a T-stub flange, a high-strength bolt gauge distance, and the number and diameter of a high-strength bolt. A double split tee connection is idealized and designed that a flexural moment normally acting on connections can be resisted by a T-stub and a shear force by a shear tap. However, where a double split tee connection is adopted to a low-and medium-rise steel structure, a small-sized beam member can be adopted. Then, a shear tab may not be bolted to the web of a beam. This study was conducted to suggest the details of a connection to secure that a double split tee connection with a geometric shape has a sufficient capacity to resist a shear force. To verify this, this study was conducted to make a three-dimensional nonlinear finite element analysis on a double split tee connection.

전단탭이 없는 상·하부 스플릿 티 접합부의 접합부상세 개발

양재근,김용범,Yang, Jae Guen,Kim, Yong Boem 한국강구조학회 2016 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.28 No.1

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. 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.

무보강 상·하부 ㄱ형강 접합부의 소성휨모멘트 저항능력 예측을 위한 실험 및 해석적 연구

양재근,최정환,김현광,박재호,Yang, Jae-Guen,Choi, Jung-Hwan,Kim, Hyun-Kwang,Park, Jae-Ho 한국강구조학회 2011 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.23 No.5

무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부는 중 저층 강골조의 시공에 적합한 부분강접 접합부의 한 형태이다. 무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부의 초기회전강성뿐만 아니라 소성휨모멘트 지지능력은 실제 설계 및 시공에 있어서 매우 중요한 인자로 이에 대한 예측이 반드시 필요하다. 따라서 그동안 진행된 무보강 상 하부 ㄱ형강 접합부에 대한 연구는 초기회전강성 및 소성휨모멘트 지지능력에 영향을 미치는 접합부의 기하학적 형상을 변화시키면서 거동양상을 파악하였다. 이 연구에서는 AISC LRFD Spec.에서 정의한 Type A 형태 접합부의 상부 ㄱ형강의 두께 및 고력볼트 게이지 거리를 변수로 하여 접합부 실험을 수행하여 휨모멘트 지지능력을 파악하였고, 이를 바탕으로 소성휨모멘트 지지능력 예측을 위한 해석모델을 제안하고자 진행하였다. 해석모델 적용의 타당성은 타 연구자가 수행한 접합부 실험결과와 비교 검토함으로써 입증하였다. An unstiffened top and seat angle connection is a type of partially restrained connection that is suitable for low- and medium-rise steel buildings. The plastic moment resisting capacity of such connection is needed in practical design, in addition to the accurate prediction of the initial rotational stiffness. Therefore, most of the studies conducted for the mentioned connections were performed to predict the initial stiffness and the plastic moment resisting capacity with varying geometric properties. The main parameters of such experimental tests were the thickness and high-strength bolt gauge distance of AISC LRFD-type A top and seat angle connections. Based on the test results, the analytical model was also proposed in this study. The applicability of the proposed model was verified by comparing the test results from this study with those of other studies.

수평·수직하중을 동시에 받는 더블앵글로 접합된 철골조의 절점 보강시스템

양재근,김호근,김기환,Yang, Jae Guen,Kim, Ho Keun,Kim, Ki Hwan 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.5

철골조는 작용하중을 지탱하기 위한 구조시스템 중의 하나로 널리 사용되고 있고, 보와 기둥의 강성, 보와 기둥의 강성, 지점조건, 보강의 유무, $P-{\Delta}$효과 등의 변화에 따른 영향들을 포함하는 최적의 설계를 필요로 한다. 본 연구는 볼트 수의 변화에 의한 더블앵글 접합부의 회전강성 변화가 철골조의 거동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 진행되었다. 또한, 수평 수직하중을 동시에 받는 더블앵글로 접합된 골조의 처짐에 대한 제한 조건을 만족하도록 하는 최대 허용하중 산정에 관한 연구도 병행하였다. 더블앵글 접합부의 회전강성을 얻기 위하여 접합부 실험을 수행하였고, 골조의 처짐 및 최대 작용하중을 정확하게 파악하기 위한 단순해석 모델도 제안하였다. A steel frame is one of the most commonly used structural systems due to its resistance to various types of applied loads. Many studies have been conducted to investigate the effects of several parameters, such as connection flexibility, the boundary condition of each support, and beam-to-column stiffness ratio, on the characteristic behavior of a frame. Based on the results of these studies, several design methods have been proposed. This research focused on the number of bolts on the rotational stiffness of a double-angle connection, and its effect on the story drift of a frame. To achieve these purposes, a simplified analytical model was proposed. Several experimental tests were also conducted to obtain the rotational connection stiffness of each double-angle connection.

고력볼트로 체결된 T-stub의 지레작용력 및 부재 접촉력 예측모델

양재근,백민창,Yang, Jae Guen,Baek, Min Chang 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.4

인장력을 받는 고력볼트로 체결된 T-stub는 지레작용력과 부재 사이의 접촉력 등의 영향을 받는다. 이러한 지레작용과 부재 사이의 접촉력 등이 고려된 설계식이 제안되지 않는 경우, 인장력을 받는 T-stub는 예측한 설계강도 보다 더 작은 강도에도 파괴될 가능성이 있다. 이를 방지하기 위하여 지금까지 많은 연구를 통하여 고력볼트로 체결된 T-stub의 지레작용력과 부재 사이의 접촉력 예측모델이 제안되었다. 그러나 아직도 우리나라에서는 이를 반영한 설계식의 제안이 이루어지고 있지 않다. 따라서 이 연구는 3차원 비선형 유한요소해석법을 적용하여 그동안 제안된 예측모델을 개선한 보다 정확한 지레작용력 및 접촉력 예측모델을 제안하고자 진행하였다. 3차원 비선형 유한요소 해석 결과, 이 연구에서 제안한 지레작용력 및 접촉력 예측모델은 기존의 예측모델보다 더 근사적인 예측값을 제공하였다. A T-stub connection with high-strength bolts under tensile force is affected by prying action force and the contact force, among others, between members. If a design equation that does not consider such prying action force and contact force between members is not proposed, the T-stub under tensile force is liable to be fractured under the strength lower than the estimated design strength. To prevent it, many studies have proposed contact force estimation equations between members as well as the prying action force of the T-stub connection with high-strength bolts. However, no design equations based on such research have been proposed in South Korea. Therefore, this study aims to propose an estimation model for more accurate prying action force and contact force, and improve on previously proposed estimation models by implementing the three-dimensional, nonlinear finite element analysis. Throughout the results of three-dimensional, nonlinear finite element analysis, the prediction model proposed in this research for the prying action force and contact force of a T-stub provided much more accurate estimation than that of a existing prediction model previously suggested.

상·하부 스플릿 T 접합부의 초기회전강성 예측모델

양재근,김윤,박재호,Yang, Jae-Guen,Kim, Yun,Park, Jae-Ho 한국강구조학회 2012 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.24 No.3

상 하부 스플릿 T 접합부는 T-stub의 두께, 고력볼트 게이지 거리 등의 주요 변수 조합에 따라서 보통모멘트골조 혹은 특수모멘트골조에 적합한 접합부로 사용된다. 상 하부 스플릿 T 접합부가 안전한 구조거동을 발휘하기 위해서는 건축구조기준에서 규정한 층간변위각 및 접합부모멘트에 대한 요구사항을 만족하여야 한다. 이러한 요구사항 조건의 충족여부를 파악하기 위해서는 접합부의 회전강성 및 한계소성모멘트에 대한 예측이 필수적이다. 따라서 이 연구는 일차적으로 정적하중을 받는 상 하부 스플릿 T 접합부의 회전강성 예측을 위한 해석모델 제안을 위하여 진행하고자 한다. 이를 위하여 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 제안한 해석모델의 적용 적합성은 기존의 해석모델 및 실험결과와 비교 검토하여 입증하였다. A double split tee connection is used as a connection that is suitable for ordinary moment frames or special moment frames according to the combination of variables of the thickness of the T-stub flange and the gauge distance of the high-strength bolts. In order to demonstrate safe structural behavior, a double split tee connection must meet the requirements for inter-story drift angles and the moment of connection, as defined in the Korea Building Code-Structural. In order to determine whether the these requirements are met, it is necessary to predict rotational stiffness and the ultimate plastic moment of the connection. Therefore, this study primarily aimed to propose an analytical model for predicting the rotational stiffness of a double split tee connection under a static load. Toward this end, a three-dimensional, non-linear finite element analysis was carried out. Then, the applicability of the proposed model was verified after comparing the test results of this study with other studies.

축방향 인장력을 받는 더블앵글 접합부의 강성 및 강도 예측모델

양재근,이길영,천지원,Yang, Jae Guen,Lee, Gil Young,Cheon, Ji Won 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.2

더블앵글 접합부는 충분한 강성 및 강도를 갖추어 작용하중을 잘 지탱할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서 구조설계자는 더블앵글 접합부의 강성 및 강도에 영향을 미치는 여러 변수들을 파악하여 접합부 설계에 반영하여야 한다. 본 연구는 볼트 게이지 거리 및 볼트 개수 등의 변수가 축방향 인장력을 받는 더블앵글 접합부의 강성 및 강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 6개의 접합부 시험체를 제작하여 접합부 실험을 수행하였고, 접합부의 하중-변위 관계 곡선을 획득하였다. 또한, 접합부 실험결과를 바탕으로 축방향 인장력을 받는 더블앵글 접합부의 초기강성 및 설계하중을 예측할 수 있는 해석모델도 제안하였다. 이러한 접합부 강성 및 강도 예측모델은 지렛대 작용 효과의 영향도 고려하여 제안되었다. Double-angle connections should be designed with enough stiffness and strength to properly resist various applied loads. Therefore, structural engineers should be able to predict some influential variables and take their effects into account in design. This study was performed to establish the effects of the number of bolts and bolt gage distance on the stiffness and strength of a double-angle connection under tension. Six experimental tests were conducted to describe the effects of these variables by comparing load-displacement relationship curves. In addition, two prediction models were proposed to estimate the initial stiffness and the maximum allowable tensile load based on the results of experimental tests. In the development of these prediction models, the effect of prying action was considered.

SMA 강봉으로 체결된 T-stub의 에너지소산능력

양재근,백민창,이재윤,이형동,Yang, Jae Guen,Baek, Min Chang,Lee, Jae Yun,Lee, Hyung Dong 한국강구조학회 2014 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.3

축방향 인장력을 받는 T-stub은 T-stub과 긴결재의 재료적 물성 특성, T-stub의 기하학적 형상, 긴결재의 직경과 체결력 등의 변화에 의하여 상이한 거동특성을 나타낸다. 이러한 변화의 영향으로 T-stub은 T-stub 플랜지의 휨항복 후 소성파괴, T-stub 필릿부의 휨항복과 긴결재 파단, 긴결재의 파단 등과 같은 세 가지 파괴양상을 나타낸다. 일반적으로 T-stub 플랜지의 두께가 얇고 긴결재의 게이지 거리가 긴 T-stub은 플랜지의 휨항복 후 소성화에 의하여 T-stub 플랜지의 두께가 두껍고 긴결재의 게이지 거리가 짧은 T-stub보다 에너지소산능력이 우수하다. 이 연구는 T-stub 체결에 사용된 긴결재가 T-stub의 에너지소산능력에 미치는 영향을 파악하기 위하여 3차원 비선형 유한요소 해석을 진행하였다. T-stub 해석모델의 긴결재로는 F10T-M20 고장력볼트와 ${\varnothing}19.05mm$(3/4inch)인 SMA 강봉을 모델링하였고, T-stub의 기하학적 형상은 T-stub 필릿부의 휨항복과 긴결재 파단의 파괴를 나타내도록 선택하였다. The T-stub subjected to an axial tensile force shows various behavior characteristics according to the changes in the diameter and tightening force of the fastener, the geometric shape of the T-stub, and the material properties of the T-stub and fastener. Due to the influence of these changes, the T-stub shows three failure modes: plastic failure after the flexural yielding of the T-stub flange, flexural yielding of the T-stub fillet, and fracture of the fastener. In general, a T-stub with a thin flange and where the gauge distance of the fastener is long has a larger energy dissipation capacity than a T-stub with a thick flange and where the gauge distance of the fastener is short, due to the plastic deformation after flexural yielding. In this study, three-dimensional nonlinear finite element analysis was carried out to determine the effect of the fastener used for fastening the T-stub on the energy dissipation capacity of the T-stub. For the fastener of the T-stub analysis model, F10T-M20 high-tension bolts and ${\varnothing}19.05-mm$ (3/4-inch) SMA bars were modeled, and the geometric shape of the T-stub was selected to represent the flexural yielding of the T-stub fillet and the axial tensile failure of the fastener.

2015 강구조 기술발표회

양재근(Jae Guen Yang) 한국강구조학회 2015 韓國鋼構造學會誌 Vol.27 No.6