용접 각형강관 CFT기둥의 제작방법에 따른 구조성능에 대한 실험적 연구 :Structual Performance Evaluation of Bulit-up Square Steel CFT Columns on different production methods

김우석

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김우석 (한국기술교육대학교, 한국기술교육대학교 일반대학원)

지도교수: 김상섭

발행연도: 2021

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이용수6

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

용접 각형강관 CFT기둥의 제작방법에 따른 구조성능에 대한 실험적 연구

김우석 건축공학과 2021.01 학위논문

2020

제작방법에 따른 용접 각형강관기둥(D-Column)의 구조성능평가

김우석 , 최영한 , 김성배 외 2명 한국강구조학회 학술대회 발표집 2020.06 학술대회자료

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세계적으로 초고층 건축물의 수요가 증가하면서 초고층 건축물에 적용가능한 합성기둥에 대한 관심이 높아지고 있다. 합성기두으이 경우 크게 매입형 합성기둥(SRC)과 충전형 합성기둥(CFT)이 주를 이루며, 이를 제외하고도 다양한 합성기둥이 존재하며 현재까지도 꾸준한 연구가 이루어지고 있다. 국내의 경우 주로 충전형 합성기둥(CFT)이 많이 사용되어진다. 충전형 합성기둥(CFT)의 경우 판재를 절곡하여 사용하는 조관형과, 판재를 용접하여 사용하는 용접형이 있다. 이 중 용접 각형강관기둥의 모서리부분 용접부상세 제작방법에 관한 연구는 아직 미비한 상태여서 이에 관한 연구가 시급한 상황이다. 따라서 본 연구는 용접 각형강관 CFT기둥의 용접부상세 제작방법에 따른 기존 설계식의 적용가능여부를 검토하기 위해 용접부상세를 주 변수로 하여 실험체를 제작하였고, 단주 압축가력실험과 매크로시험을 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
1) 용접 각형강관 CFT기둥의 공칭압축강도에 대한 최대하중의 비(P_test/P_n)는 1.04~1.12의 범위로 나타났고, 평균은 1.08로 나타났다. 모든 실험체가 기존 공칭강도를 확보하는 것으로 나타났으며, 실험체의 제작방법과 상관없이 용접 각형강관 CFT기둥은 기존의 설계식의 적용이 가능할 것으로 판단된다.
2) 용접부상세 변수와 공칭압축강도에 대한 최대하중의 비(P_test/P_n)와의 상관계수(R)는 -0.04로 나타났으며, 용접부상세 변수가 내력증가에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다.
3) 용접방법과 전단연결재의 종류에 따른 변수는 용접 각형강관 CFT기둥의 내력증가에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.
4) 실험체의 파괴양상은 실험체의 최대하중(P_test)이후 강재와 콘크리트가 분리되면서 강재의 국부좌굴이 발생하였고 이후 크랙으로 진전되었다. 국부좌굴의 경우 대게 기둥의 양 단부에서 나타났으며, 완전용입용접의 경우 강판의 일체성을 향상시키는 경향이 있는 것으로 판단된다.
5) 매크로시험결과, 용접 각형강관 CFT기둥 용접부의 개선각도를 45°에서 50°로 상향하여 관리하면 용입부족현상을 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.

As the demand for skyscrapers increses, the interest in composite columns applicable to skyscrapers is also on a rising trend. Researches have examined many different composite column types, and the most common are the steel-reinforced concrete (SRC) and the concrete-filled steel tube (CFT). The CFT columns, which are widely used in Korea, have two types: the tube-shaped type done by bending the CFT columns'' plate and the welded-type done by welding the CFT column''s plate. However, futher research on the welded-type is needed as it is limited. Thus, in this paper, compression test and macro examination were conducted with the welding detail as the main variable to check the possibility of applying current CFT designs on the welding methods used for CFT columns. The test results are as follows.
1) The experimental maximum load to nominal strength of the CFT columns ratio ranged from 1.04 to 1.12 and has an average of 1.08. The experimental maximum load of all specimens was over the nominal strength, which suggests that the use the current CFT design on the CFT columns is possible regardless of production methods.
2) The correlation coefficient (R) between the welding detail variable, and the ratio of the experimental maximum load and nominal strength of the CFT columns was -0.04. Thus, the increase in welding detail variable did not significantly impact the experimental maximum load of the CFT columns.
3) The welding-type and bar-type variables did not significantly affect the experimental maximum load increase of the CFT columns.
4) Local bulking of the CFT columns were observed on each side of the CFT columns, and developed into cracks on the CFT columns after the experimental maximum load was exceeded. Complete joint penetration is expected to enhance the integrity of the plate structure.
5) Macro examination results indicate that increasing the groove angle from 45° to 50° would help to minimize the incomplete penetration of the welding area.

#용접 각형강판 #매입형 합성기둥 #용접부상세 #완전용입용접 #부분용입용접

제1장 서론 1
제1절. 연구 배경 1
제2절. 연구의 내용 및 범위 3
1. 강재의 인장시험 3
2. 콘크리트 공시체의 압축시험 3
3. 단주 압축가력실험 3
4. 매크로시험 4
제2장 실험계획 및 실험방법 5
제1절. 용접 각형강관 CFT기둥의 압축강도실험 계획 5
1. 실험체 제작 5
2. 실험 변수 설명 15
3. 실험 계획 17
제2절. 매크로시험 계획 20
제3절. 소재시험 계획 21
1. 강재의 인장시험 계획 21
2. 콘크리트 공시체의 압축시험 계획 24
제3장 실험결과 25
제1절. 소재시험결과 25
1. 강재의 인장시험 결과 25
2. 콘크리트 공시체의 압축시험 결과 28
제2절. 용접 각형강관 CFT기둥의 압축강도실험 결과 30
제4장 실험결과 분석 32
제1절. 공칭압축강도 산정 32
제2절. 실험체 변수별 분석 34
1. 용접부상세에 의한 분석 34
2. 용접방법에 의한 분석 36
3. 전단연결재에 의한 분석 37
제3절. 실험체의 파괴양상 분석 39
제5장 매크로시험 결과 43
제1절. 기존 실험체의 매크로시험 결과 43
제2절. 추가 실험체의 매크로시험 결과 44
제3절. 개선형상의 개선방향 45
제6장 결론 46
참고문헌 48
ABSTRACT 51
부록 53

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	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

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