최근 건축물의 대형화, 초고층화에 따라 높은 안전성이 요구되고 있으며,
건축구조용 강재는 일반구조용 강재보다 엄격한 기준이 요구되는 강재이다.
초고층 건축물의 경우 건물높이의 증가로 자중, 풍하중 및 지진하중이 증가
됨에 따라 부재의 크기가 커지고 사용강재의 두께가 극후화 된다.
극후판 강재를 건축물에 적용하기 위해서는 설계시 항복강도의 저감, 판
두께 위치에 따른 강재의 균질성 등에 대한 검토와 품질관리가 필요하다.
그리고 강재의 극후화는 용접량이 증대되기 때문에 시공성 저하를 초래한
다. 극후판의 일반강재 대신 고강도 강재를 사용할 경우 부재두께를 축소시
켜 시공성을 향상시킬 수 있으므로 고강도 강재를 사용하는 것이 초고층 건
축물의 설계시에 유리하다.
따라서 시공성과 안전성을 갖춘 초고층 건축물의 건설을 위해서는 구조설
계시 고강도·고성능 건축구조용 강재의 적용이 필요한 추세이다. 이에 따라
HSA800(건축구조용 고성능 압연강재)이 2011년에 개발되어 사용중이다.
또한, 주요 하중전달 부재 및 구조시스템간의 접합부에서 용접부의 안전
성은 중요한 문제이다. 특히 고강도·후판 강재는 용접성능의 검증 및 철저한
품질관리를 필요로 한다. 용접성은 원활한 용접작업성과 용접후 용접부에서
의 강도발현 여부를 의미하며, 강재의 종류, 성능, 두께뿐만 아니라 용접재
료나 용접조건에 따라 좌우된다. 따라서 고강도·후판 강재일수록 용접재 설
계, 용접조건, 용접사의 기능도 등을 종합적으로 검토하여 용접성능을 확보
하고 품질관리를 하여야 한다. HSA800 강재의 용접성 및 용접이음성능을 규명하기 위하여 HSA800
60mm 강재를 FCAW(FP, VP) 및 SAW(1H, 2H)로 그루브용접하여 용접공
시체를 제작하고 9종류의 시험을 실시하였다. 건축구조용 고성능·고강도 강
재 HSA800의 용접으로는 FCAW FP가 가장 적절한 용접방법인 것으로
판단된다. 또한, SAW로 플랜지와 웨브를 용접할 경우, 용접직후열 관리
는 2시간을 권장한다. 9종류의 시험에 대한 결과는 다음과 같다.
1) 소재 인장시험 결과, 판두께 1/4t에 대한 항복강도, 인장강도, 항복비 그
리고 연신율은 모두 HSA800의 KS를 만족하였다. 2/4t에 대한 인장시험
결과는 1/4t에 대한 인장시험 결과의 85% 이상으로 나타나 균질성 기준
을 만족하였다.
2) 용착금속 화학성분 시험 결과, FCAW FP 및 VP 용착금속의 화학성분은
HSA800의 KS를 만족하였다. SAW 1H 및 2H의 경우, P성분이 관리기
준 보다 약간 높게 나타났다.
3) 용착금속 인장시험 결과, FCAW FP 및 VP 용착금속의 인장강도와 연신
율은 HSA800의 KS를 만족하였으나, 항복강도와 항복비는 KS의 상한치
보다 높게 나타났다. SAW 1H 및 2H 용착금속의 항복강도, 인장강도,
연신율은 KS를 만족하지만, 항복비는 KS의 상한치보다 높게 나타났다.
4) 용접부 봉형 및 평판 인장시험 결과, FCAW의 경우에는 VP에 비해 FP
가 양호하고, SAW의 경우에는 1H에 비해 2H가 양호하였다. 용접방법에
대해서는 SAW에 비해 FCAW가 양호하였다.
5) 용접부 충격시험 결과, FCAW FP, VP 및 SAW 1H, 2H의 샤르피 흡수
에너지는 -5℃에서 47J 이상으로 HSA800의 KS를 만족하였다. FCAW
및 SAW는 인성과 취성저항성이 양호한 것으로 판단된다.
6) 용접부 굽힘시험, 경도시험, 매크로시험, 마이크로조직시험 결과, FCAW
FP, VP 및 SAW 1H, 2H 용접부는 모두 건전한 것으로 판단된다.

In a case of high-rise buildings, a member size enlarges and a
steel thickness become thicker. A thick-plate steel lowers workability
because it increase an amount of welding. Thus, using a high-strength
steel may increase the workability than using an ordinary thick plate
steel, by reducing the thickness. Therefore, in order to construct
high-rise building with workability and safety, a high-strength and
high-performance steel for building structure is required. So HSA800
(high-performance rolled steel for building structures) has developed
and used since 2011. In case of high-strength and thick-plate steel,
welding performance should be earned by a comprehensive review of
various elements such as welding material design, welding conditions,
and welder''s function and also quality management should be done.
In order to figure out the weldability and welded joint performance
of HSA800 steel, HSA800 60mm were groove welded with FCAW(FP,
VP), SAW(1H, 2H) and 9 experiments were done.
It is decided that FCAW FP is the best welding method of
HSA800, the high-performance, high-quality steel for architectural structure. If, in addition, the flange and web are welded with SAW, 2
hours of post-heat treatment is recommended. Here follows the results
of the 9 experiments.
1) As a result of the material tensile test, yield strength, tensile
strength, yield ratio, and elongation of a plate thickness 1/4t all
satisfied the KS of HSA800. The tensile test result of a plate
thickness 2/4t satisfied the criteria of homogeneity by showing
above 85% of the result of 1/4t.
2) As a result of the weld metal chemical composition test, chemical
composition of a FCAW FP and VP weld metal satisfied the KS of
HSA800. In case of an 1H and 2H of SAW, the P component
appeared a bit higher than the management standards.
3) As a result of the weld metal tensile test, tensile strength and
elongation of a FCAW FP and VP weld metal satisfied the KS of
HSA800, but yield strength and yield ratio appeared higher than
upper limit of the KS. Yield strength, tensile strength, and
elongation of a SAW 1H and 2H weld metal satisfied the KS, but
yield ratio appeared higher than upper limit of the KS.
4) As a result of the weld zone tensile test of a rod type and plate
type, a FP was better than VP in case of FCAW, and a 2H was
better than 1H in case of SAW. FCAW was better than SAW in
case of welding method.
5) As a result of the weld zone impact test, the Charpy absorbed
energy of a FP and VP of FCAW, and an 1H and 2H of SAW
satisfied the KS of HSA800 that it appeared above 47J in ?5℃.
FCAW and SAW are considered to have a good toughness and
brittle fracture resistance.
6) As a result of weld zone bend test, hardness test, macroscopic test,
and microscopic test, weld zone of a FP and VP of FCAW and an
1H and 2H of SAW are considered stable.