초고성능 콘크리트 프리텐션부재의 응력전달길이

김지상,최동훈 한국건설순환자원학회 2018 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.6 No.4

프리텐션 콘크리트 부재에서 긴장재에 도입된 프리스트레싱힘은 긴장재와 콘크리트의 직접 부착에 의하여 콘크리트에 전달되므로 응력전달길이를 합리적으로 산정하는 것이 중요하다. 프리텐션부재 또는 프리캐스트 부재에 UHPC를 사용하는 경우품질관리 측면에서 많은 장점이 있다. 따라서, 이 논문은 초고성능 콘크리트를 사용한 프리텐션 부재에 있어서 PS 강연선의응력전달길이를 구하기 위하여 초고성능 콘크리트의 압축강도, 피복두께, 긴장재의 지름 및 긴장력을 변수로 하여 실험을진행하고 그 결과를 분석한 내용을 정리한 것이다. 실험 결과에 따르면 초고성능 콘크리트를 사용한 경우 일반 콘크리트에비하여 응력 전달길이가 크게 감소하였으며, 압축강도 수준이 증가할수록 응력전달길이가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 초고성능 콘크리트의 높은 부착강도에서 비롯되는 것으로 판단된다. 또한, 실험결과와 기존 설계기준의 응력전달길이산정식을 비교하고, 초고성능 콘크리트 프리텐션 부재의 응력전달길이를 산정할 수 있는 새로운 공식을 제안하였다.

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.

용접 철골 모멘트접합부의 응력전달 메커니즘 재평가

이철호 한국지진공학회 2005 한국지진공학회논문집 Vol.9 No.2

용접 철골 모멘트접합부는 일반적으로 평면유지의 가정을 전제한 초등휨이론에 의해 설계되어 왔다. 그러나 1994년 노스리지 지진 이후 보-기둥 접합부의 설계에 초등휨이론을 적용하는 것은 타당치 않음이 몇몇 연구자에 의해 제기된 바가 있다. 본 연구에서는 필자의 최근 해석 및 실험연구를 주 근거로 하여 다양한 형식의 접합부의 응력전달 메커니즘을 재평가하고, 거의 모든 용접 모멘트접합부의 설계에 초등휨이론을 적용하는 것이 부적절함을 보이고자 하였다. 보의 웨브, 수평헌치의 웨브, 리브 등과 같은 수직 플레이트 접합요소는 모두 스트럿 작용에 의해 응력을 전달하는 유사성이 있음을 해석적, 실험적으로 확인하였다. 또한 최근 가장 큰 주목을 받고 있는 고연성 RBS 접합부의 전단력 응력전달 메커니즘은 PN형식 접합부의 그것과 크게 다르지 않음을 확인하였다. 아울러 접합부 설계에 유용하게 활용될 수 있는 단순화된 해석적 응력전달 모형을 소개하였다. Employing the classical beam theory for the design of welded steel moment connections has been brought into question by several researchers since the 1994 Northridge earthquake. In this study, the load transfer mechanism in various welded steel moment connections is comprehensively reviewed mainly based on recent studies conducted by the writer. Available analytical and experimental results showed that the load path in almost all the welded steel moment connections is completely different from that as predicted by the classical beam theory. Vertical plates near the connection such as the beam web, the web of the straight haunch, and the rib act as a strut rather than following the classical beam theory. The shear force transfer in the RBS connection is essentially the same as that in PN type connection. Some simplified analytical models that can be used as the basis of a practical design procedure are also presented.

전달행렬법에 의한 곡선거더교의 비틀림 응력비와 비틀림 정수비에 관한 연구

이원홍,이윤영 한국구조물진단유지관리공학회 2006 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.10 No.1

곡선거더교의 설계에서 I형 병렬, 1박스, 2박스의 거더 형태의 교량은 횡과 비틀림을 동시에 발생함으로 그 응력은 매우 복잡하다. 일반적으로 비틀림은 순수 비틀림과 횡 비틀림으로 구성되어 있으므로 곡선거더교의 발생되는 응력들을 결정하는 절차는 매우 어렵다. 전달행렬법은 이론적인 배경과 적용이 매우 쉬운 장점 때문에 구조해석 분야에서 많이 사용되고 있으며. 유한차분법과 비교하여 신뢰성을 검증하여 좋은 결과를 얻었다. 따라서, 본 연구에서는 I형 병렬 곡선교, 1박스거더 곡선교, 2박스 거더 곡선교에 대한 비틀림 정수비와 비틀림 의한 비틀림 응력비 사이 관계를 비교 검토하여 휭 비틀림에 의한 응력해석을 생략할 수 있는 비틀림 정수비의 한계 값을 분석하였다. In the design of curved girder bridges, the engineer is faced with a complex stress situatiorl. since these types of mutiple-I girder. mono-box girder and twin-box girder are subjected to both bending and torsional force. In general, the torsional forces consist of two part, St. venant's and warping. Thus the procedure for determining the induced stresses in a curved girder is difficult. The transfer matrix method is extensively used for the structural analysis because its merit in the theoretical background and applicability. The technique is attractive for implementation on a numerical solution by means of a computer program coded in Fortran language with a few elements. To demonstrate this fact. it gives good results which compare well with finite difference method. Therefore, in this paper, to clarify the range where the torsional warping stress can be approximated by pure torsional analyzed a critical value of relationships between the torsional stress ratio and torsional ratio.

MW급 풍력발전기 동력전달용 테이퍼 연결장치 설계에 관한 연구

강종훈(JongHun Kang),배준우(JunWoo Bae),온한용(Hanyong On),권용철(Yongchul Kwon) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.11

본 연구는 풍력발전기용 동력 전달부품의 테이퍼 연결장치 설계에 관한 것이다. 요구되는 전달토크의 크기, 동력을 전달하는 축의 직경, 테이퍼 링의 접촉면적 그리고 압축 면압을 부과하기 위한 볼트의 체결력 등이 테이퍼 연결장치 설계의 주요 변수이다. 테이퍼 연결의 계산은 축대칭 평면 변형률 조건의 복합링 구조로 가정하여 응력과 변형량을 계산 하였다. 축에 작용하는 면압은 요구 전달동력을 이용하여 계산하였고, 보강링에 작용하는 면압은 축과 허브의 변형량 일치 조건을 이용하여 계산하는 방법을 제안하였다. 복합링의 수식으로 구한 반경방향의 변형량으로 테이퍼 각도를 고려한 축방향 습동거리를 계산하였다. 수식으로 구한 응력과 상대습동거리의 타당성을 검증하기 위하여 유한요소해석을 수행하였으며 축방향의 하중이 발생하는 테이퍼면에서 원주방향의 응력이 최대 10% 수준의 오차를 보이고 있으나 그 외 응력분포와 상대습동거리는 수식적인 방법과 해석적인 방법이 일치함을 확인하였다. This study focuses on the design of the tapered joints of a wind power turbine. The main variables of the tapered joint are the transmitted torque, shaft diameter, contact area of the tapered ring, and tightening torque of the bolts, which applies a compressive pressure from the hub to the shaft. The stress distribution of the taper fit was calculated under axisymmetric plane strain conditions because of the small taper angle. The axial displacement of the clamp can be calculated from the radial elastic deformation and the taper angle. The stress field of each ring is obtained from the cylinder stress equation. To verify the accuracy of the calculation, finite element (FE) analysis was performed, and the results of the calculation and FE analysis were compared. The hoop stress of the tapered surface showed a discrepancy of approximately 10, but the trends of the stress distributions of each component and the relative movement obtained by FE analysis were in good agreement with the analytical calculation results.

메탈터치 이음부의 틈의 크기에 따른 응력전달 거동에 대한 연구

홍갑표,김석구,Hong, Kappyo,Kim, Seok Koo 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.5

건물이 고층화되어 가면서 철골구조 사용이 빈번해지고 있으며 철골구조물의 큰 축력을 받는 기둥에 있어서 이음부 설계가 중요한 문제가 되고 있다. 한편, 미국 AISC 기준에서는 기둥이음에서 지압내력으로 모든 압축축력을 전달할 수도 있으나, 우리나라 기준에서는 소요압축축력의 1/4만을 접촉면에 의해 직접전달 시킬 수 있다고 제한함에 따라 메탈터치를 활용한 기둥이음에 대한 새로운 방법의 개발이 제한되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 기존 볼트, 용접 체결된 실험체에 이음부 틈의 크기를 매개변수로 하는 실험체의 응력전달체계를 규명하고, 메탈터치 정도에 따른 철골기둥 이음부의 압축축력전달 메카니즘을 검증한다. 또한 해석과 실험을 통하여 틈의 크기에 따른 거동 양상을 파악하여 메탈터치에 의한 이음부에서의 응력전달체계에 대한 확인과 이론적 기초를 제시하고자 한다. As buildings become more high-rise and lightweight in recent years, steel has been utilized more frequently. Based on the American AISC standard, all axial loads could be carried through a bearing load in a column splice, but according to Korean codes, the bearing load has constrained the stress that could be carried by only 25% of all axial loads. Thus, new column splice methods that use metal touch have been examined. In this study, the stress path mechanism, as an intermediation parameter in the gap's magnitude, must be determined. Similarly, the behavioral aspect of the metal touch connection must be sought after comparing and analyzing the results of the test.

전동킥보드 브레이크 디스크의 열전달에 관한 융합 연구

최계광,조재웅 한국융합학회 2020 한국융합학회논문지 Vol.11 No.11

In this study, the thermal analysis on the brake disc of electric kickboard was analyzed. The different heat is transmitted depending on the pad contact surface of brake disc. The trend that the temperature decreases at the part away from the contact surface was almost constant. And model A showed a slightly lower temperature distribution than model B. Model A has a maximum equivalent stress of 7% higher than model B. By being applied with the higher heat transfer above the contact surface, it is thought that model B has a greater strength than model A if the design takes into account the corner of the brake disc. If this study result is utilized to the design of electric kickboard, the design of brake disc with better strength is considered to be established. The durability of brake against the heat can be evaluated by applying this study result to the brake disc of electric kickboard. And it is seen that the result can be the design of brake with strength and the aesthetic convergence. 본 연구에서는 전동킥보드 브레이크 디스크 열전달을 해석하였다. 브레이크 디스크의 패드 접촉면에 따라 다른 열이 전달된다. 접촉면에서 멀어진 부분에서는 온도가 작아지는 경향이 거의 일정하였으며 Model A가 Model B 보다는 약간 더 낮은 온도 분포를 보였다. Model A가 Model B에 비하여 그 최대 등가응력이 7% 정도 더 높다. 설계시에 타원형으로 패드와 접촉하는 Model B가 원형인 Model A 보다는 그 응력이 감소됨을 보였다. 접촉면 위쪽으로 열이 더 많이 전달되는 것으로 미루어 볼 때 설계시 브레이크 디스크의 모서리 부분을 고려하여 본다면 Model B가 Model A보다 그 강도가 더 크다고 사료된다. 본 연구 결과를 전동킥 보드의 설계에 활용한다면 더 강도가 좋은 브레이크 디스크 설계를 할 수 있을 것이라고 생각된다. 본 연구 결과를 전동킥보드 브레이크 디스크에 적용함으로서 열에 대한 브레이크의 내구성을 평가할 수 있고 그 결과가 강성 있는 브레이크의 설계와 미적인 융합이 될 수 있다고 보인다.

단순가력실험을 통한 콘크리트충전 강관기둥의 부착응력에 관한 연구

우해성,김진호,최성모 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.4

the load transfer's mechanism from a beam to a column has yet to be in a concrete filledsteel tubular (CFT) structure with a connection type of an exterior diaphragm. The loads for each floor are transferred to the concrete core from a steel beam through a contacted face betwen an in-filled concrete and the interior surface of a steel tube. Thus, a Push-Out test was performed to investigate the load transfer mechanism. A total of 30 samples were tested to confirm the bond stress and/or axial load distribution between a steel tube and in-filed concrete for CFT column. The main considered for this study included concrete type, steel tube-shape/length, and the effect of a weld joint with a backing strip for a column splice. Test results were summarized to confirm load transfer behavior between a concrete and steel tube for each experimental parameter, using the analytical approach to verify experimental 콘크리트충전 강관기둥의 외다이아프램 접합부형식에서 , 철골보의 하중이 내부의 콘크리트로 전달되는 하중전달 메카니즘이 아직 명확하게 규명되지 않았다 . 여기서 각 층에서 철골보의 전단력은 외부의 강관과 내부의 콘크리트 사이의 부착응력에 의해 전달된다고 본다 . 따라서 본 연구는 콘크리트충전 강관기둥의 부착응력을 파악하기 위해 , 콘크리트면에만 하중을 가하는 단순가력실험을 실시하였다 . 콘크리트 종류, 강관의 형상/길이, 이음부의 유무/뒷댐재의 두께 등을 변수로 총 30개의 실험체를 제작하여 실험을 실시했으며 , 각 변수에 따른 실험결과를 비교/분석하고자 했다.

복합보의 내력성능에 관한 연구 -정착판의 설치에 의한 거동의 차이-

김성은,Kim, Seong Eun 한국강구조학회 2000 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.12 No.6

최근, 장스팬 구조물이 많이 요구되어지고 있다. 그로인하여 지진하중 및 풍하중에 의한 바닥의 진동방지 및 과대변형을 억제하기 위하여 강성을 증대시킬 필요가 있다. 이러한 목적으로, 철골의 단부를 철근콘크리트로 보강하는 것이 효과적이다. 이러한 유효 보강 방법을 실현하기 위해서는 철골 부분과 철골 단부를 철근콘크리트로 보강한 부분 사이의 경계부에서 원활한 응력전달이 이루어져야 한다. 따라서 원활한 응력전달을 위하여 그 경계부에 정착판을 설치하였다. 본 연구는 기존 실험을 기초로 한 수치해석을 통하여 유효 응력 전달 방법을 평가한 것이다. Recently, a long span is often required for the spacious building. Therefore the increase of stiffness is necessary to prevent floor vibration and control deformation of the building under earthquake and wind loads. For this purpose, steel beams with stiffened ends by reinforced concrete are effective. To realize such an effective reinforcement method, the smoothening of bending and shear stress transmission at the boundaries between middle-part of the steel beam and both end-parts of the steel beam with stiffened ends by reinforced concrete is required. Therefore, the fixed plate was installed at the boundary with the view of transferring the stress smoothly. This paper evaluates the method of effective transmission of bending and shear stress through the numerical analysis that is based on advanced experimental tests.

용접 수평헌치로 보강된 철골 모멘튼 접합부의 내진설계

이철호 한국지진공학회 2000 한국지진공학회논문집 Vol.4 No.4

본 연구에서는 용접 수평헌치로 보강된 철골 모멘트 접합부의 내진설계법을 제시하고자 한다. 최근의 실험결과에 의하면 보의 하부를 수평헌치로 용접하는 방안은 취약한 내진성능이 드러나 기존 철골 모멘트 접합부의 내진보강이나 내진성능이 뛰어난 건물의 구축에 매우 효과적임을 알 수 있다. 용점 삼각헌치로 보강된 접합부의 설계법은 최근에 미국의 연구자들에 의해 제시된 바가 있다. 그러나 이 설계법은 응력 전달 메커니즘이 상이한 수평헌티 접합부의 설계에는 적용될수 없다. 본 논문에서는 우선 수평헌치와 보의 상호작용 및 변형의 적합 조건을 고려하여 도출된 단순화된 해석적 응력전달 모형을 간략히 기술한다. 이를 기초로 수평헌치 접합부의 단계별 내진 설계절차를 제안한다. 아울러 헌티단부의 응력집중을 줄이는데 매우 효과적인 디테일도 제시하고자 한다.