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압축력과 휨모멘트를 받는 메탈 터치된 기둥 이음부의 구조성능에 대한 실험적 연구
홍갑표,김석구,이중원,Hong, Kap Pyo,Kim, Seok Koo,Lee, Joong Won 한국강구조학회 2008 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.20 No.5
철골구조물의 기둥이음 형식은 볼트연결이나 용접을 이용한다. 이러한 연결방법에서 부재의 축응력은 덧판의 볼트체결이나, 용접부위 를 통하여 그 응력이 전달되는 것으로 간주하여 설계, 시공되고 있다. 우리나라의 강구조 한계상태 설계기준에 따르면, 기둥 이음부의 고력볼트 및 용접이음은 이음부의 응력을 충분히 전달하여야 하고 이들 항복내력은 피접합재 항복내력의 1/2이상이 되도록 하여야 한다. 다만, 이음부에서 단면 에 인장응력이 없는 경우, 이음면이 절삭 마감으로 밀착되면 소요압축력 및 소요휨모멘트 각각의 1/4은 접촉면에 의해 직접 전달시킬 수 있다고 되 어있다. 반면에, 미국 철강협회설계기준(AISC Specifications and Codes)에서는 기둥이음에서 지압력에 따라 응력이 전달되도록 접촉면이 마무리 되어 있는 경우, 그 위치를 확보하는데 충분하도록 이음되어야 한다고만 되어있어, 설계자의 판단에 따라 압축력은 이음면의 직접접촉(Metal Touch)으로 상부에서 하부로 모두 전달할 수 있도록 되어있고, 또한 압축력과 휨모멘트를 받는 기둥에서는 직접접촉을 통해 최소 25%에서 최대 50%까지의 하중전달이 가능하다. 따라서 기둥이음에서 압축력에 대한 직접접촉의 활용도의 차이가 크고 또한 압축력과 모멘트가 작용할 때의 직접 접촉에 대한 활용도도 그 차이가 최대 25%이므로, 직접 접촉된 이음부의 응력전달 거동에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 축력과 휨모멘트가 작 용하는 기둥에 대해서 이루어지며 실험체의 수는 총 22개이다. 국내의 메탈터치의 평활도인 관리 허용치 1.5D/1000와 한계허용치 2.5D/1000및 AISC에서 제시하는 압축력을 받는 기둥에서의 보강 없는 틈의 한계인 1.6mm에 대해, 본 실험결과와 기존의 허용치를 비교하였다. 그 결과, 상하 부재 간의 직접 접촉을 통하여, 즉 메탈터치를 이용하여 응력을 전달시키면 부재 이음에서 경제성과 효율성이 개선될 수 있다고 판단된다. The structural framework design uses high-strength bolts and welding in column splices. However, for the column under high compression, the number of the required high-strength bolts can be excessive and the increase of welding results in difficulty of quality inspection, the transformation of the structural steels, and the increase of erection time. According to the AISC criteria, when columns have bearing plates, or they are finished to bear at splices, there shall be sufficient connections to hold all parts securely in place. The Korean standard sets the maximum 25% of the load as criteria. Using direct contact makes it possible to transfer all compressive force through it. The objective of this study is to examine the generally applied stress path mechanism of welded or bolted columns and to verify the bending moment and compression transfer mechanism of the column splice according to metal touch precision. For this study,22 specimens of various geometric shapes were constructed according to the change in the variables for each column splice type, which includes the splice method, gap width, gap axis, presence or absence of splice material, and connector type. The results show that the application of each splice can be improved through the examination of the stress path mechanism upon metal contact. Moreover, the revision of the relative local code on direct contact needs to be reviewed properly for the economics and efficiency of the splices.
홍갑표,전호민,윤현욱 대한건축학회 1998 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.14 No.11
대도시의 경우 지금까지는 관심의 밖이었던 큰 도로주변 및 철로변이 주거 지로서 개발이 거론되고 있으며, 일부 전철구간에서는 많은 건물이 집중적 으로 들어서고 있다. 이들 지역은 차량과 열차에 의한 진동과 소음이 크며 이 진동과 소음이 건물과 인체에 직·간접적인 영향을 미치고 있다. 또한 기존 건물주위로의 신축 등으로 인한 진동의 영행도 새로운 진동원의 발생 에 의한 진동의 영향이 문제가 되고 있다. 외부의 진동원에 의한 건물의 수직 진동응답을 예측하기 위하여 본 연구에는 무한 건물모형과 기법을 실 제 건물에 적용하여 기초를 포함한 모형과 포함하지 않은 모형의 진동예측 타당성을 제시하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 1) 대상건물을 기초를 포함한 형태와 기초를 제외한 형태의 두가지로 모형 화하여 기초의 유뮤에 따른 진동전달의 차이를 살펴보았다. 두 개의 모형 은 저진동수 영역에서경향 그 경향과 예측없이 차이가 없었으며 100Hz 이 상의 고진동수 영역에서 그 차이가 커지는 경향을 보였다. 기초의 진동감 쇠는 약2dB정도인 것으로 나타났다. 2) 모형의 해석시 하중을 건물인접 지반의 가속도 응답과 1층 기둥 건물측 응답을 서로 비교하여, 입력하중에 따른 해석결과의 차이를 차이를 살펴보 았고, 100Hz이내에서는 유사한 값을 갖지만 100Hz이상부터 차이가 발생 하여 1층 기둥 건물측 응답이 실험결과와 좀더 유사한 결과를 나타냄을 확 인하였다. 3) 건물에 인접한 지바의 진동수영역의 진도응답이 건물로 전달되면서 100Hz이상의 고진동수 성분이 크게 저감되어 수직으로 전달되는 건물의 진동량이 저감되는 것으로 나타났다. 이상의 결과는 진동원에 인접한 건물에 있어서 앞에서의 이론 모형을 이용 하여 예측이 가능한 결과를 제시할 수 있으며 응답의 양성과 전반적인 응 답가속도를 파악할 수 있는 해석법으로 판단된다.
홍갑표,김상범 대한건축학회 1998 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.14 No.7
본 연구에서는 차량하중을 받는 주차장 바닥시스템의 진동문제에 촛점을 맞추어 진동특성을 실험적으로 구명하였다. 즉, 주차장 3곳을 대상으로 실 험적모드해석을 사용하여 바닥시스템의 동적특성을 파악하고, 상시교통차 량 및 실험차량에 대하여 진동을 실측하여, 이를 진동수영역에서 분석하였 다. 연구 결과 차량하중의 가진력은 약 20 Hz 이상의 진동수 영역에서 급격히 감소하는 것으로 나타났으며, 바닥시스템의 1차 고유진동수가 20 Hz 이상 인 경우 고유진동수 성분이 가진되더라도 진폭이 작게 나타나서 차량하중 으로 인한 공진효과가 급격히 감소하였다. 주차장 바닥시스템의 진동을 저감시키기 위해서는 차량의 주요 가진력이 없는 약 20 Hz 이상에서 1차 고유진동수를 갖도록 설계하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다.
교통하중에 인접한 철근큰크리트 건축물의 GUI를 이용한 수직진동예측 프로그램 개발
홍갑표,황민영,전호민,김이석 대한건축학회 2002 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.18 No.8
The purpose of this paper is to develop a vibration prediction program considering 2-D soil-structure interaction effect in the frequency domain. The program aims to directly apply to vertical vibration response analysis of building structures due to traffic loads. A combined analysis method of finite elements and boundary elements is adopted because it is considered to represent soil-structure interaction better than other methods. In this method, building structures and the near-field soil are modeled by the standard linear finite elements, while the half-space soil is represented using the linear boundary elements in the frequency domain. In order to verify this combined analysis method, experiments are carried out for building structures subject to ground vibration caused by traffic loads. The results from the experiments are analyzed by the program developed and then, compared with the previous experiments related to this subject conducted by the authors. Through the comparison of the results, it is concluded that the combined analysis method, the program developed in this paper, may be used for building structures in a precise manner. Also, graphic user interface is made by the object oriented programming to make an offer for the convenience of practical engineers and investigators.