회전방향 및 체결상태에 따른 포켓형 비계 연결부의 회전강성 분석 :

정대현

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 정대현 (충북대학교 )

지도교수: 원정훈

발행연도: 2023

저작권: 충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

포켓형 연결부를 가지는 시스템 비계의 회전강성에 관한 실험적 연구

정대현 , 장남권 , 원정훈 한국강구조학회 논문집 2023.02 학술저널

회전방향 및 체결상태에 따른 포켓형 비계 연결부의 회전강성 분석

정대현 안전공학과 2023.01 학위논문

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

가설 구조물의 정확한 거동을 예측하는 것은 구조적 안전성 확보에 필수적이다. 시스템 비계 및 시스템 동바리의 구조해석에서 연결부의 회전강성은 중요한 요소로 정확한 거동 예측을 위해서는 연결부의 회전강성을 고려할 필요가 있다. 본 논문에서는 실험을 통해 포켓 형태 연결부를 가지는 시스템 비계에서 발생할 수 있는 수평재의 회전강성을 분석하여 Bi‒linear 모델을 도출하였다. 포켓형 시스템 비계의 수직재와 수평재로 구성된 켄틸레버보 형태의 실험체 180개를 대상으로 실험을 수행하였다. 회전강성 분석을 위해 수직재와 수평재에 변위계(LVDT)를 설치하고, 수직재 포켓에 스트레인 게이지를 부착하였다. 연결부의 회전방향(하방회전, 상방회전, 측방회전)과 체결상태(타격상태, 접촉상태, 이격상태)를 반영하여, 수평재의 아래 방향으로 하중재하 실험을 통해 파괴형상과 모멘트‒회전 곡선을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
포켓형 연결부의 회전방향에 따른 파괴형상은 하방회전 실험체의 경우, 주된 변형은 강관에 비해 항복강도가 작은 핀과 포켓에서 발생하였다. 상방회전 실험체에서는 핀의 휨으로 인해 포켓의 상단 일부분에서 변형 또는 파괴가 발생하였고 수평재 강관의 끝이 맞닿은 수직재 강관의 부분에서 광범위한 함몰이 발생하였다. 측방회전 실험체에서는 핀의 비틀림 변형은 거의 없었으나 포켓의 회전방향으로 변형이 발생하였다. 포켓형 연결부의 체결상태에 따른 파괴형상은 하방회전 실험체의 경우 타격상태, 접촉상태의 모든 실험체는 유사한 파괴형상을 보였다. 주된 변형은 강관에 비해 항복강도가 작은 핀과 포켓에서 발생하였다. 반면 이격상태의 경우 포켓 절곡부의 상부에서 다른 연결 상태에 비해 균열이 많이 발생하였다. 상방회전 실험체의 경우 체결상태와 관계없이 핀과 목부분에 휨이 발생하였고, 수평재 강관의 끝이 맞닿은 수직재 강관의 부분에서 함몰이 발생하였다. 측방회전 실험체의 경우 모든 연결 상태에서 핀의 비틀림은 육안으로 확인하기 어려울 정도로 발생하였다.
포켓형 연결부는 상방회전과 측방회전 시 체결상태에 따른 연결부의 초기 회전강성 및 최대 모멘트의 차이는 적으나, 하방회전 시 핀이 포켓과 이격되어 있는 경우 초기 회전강성 및 최대 모멘트가 정상적으로 체결되어 있는 경우에 비해 각각 약 23% 및 54% 수준으로 감소하였다. 포켓형 연결부의 회전방향에 대한 회전강성을 초기 회전강성(K1)과 후기 회전강성(K2)으로 구분하여 분석하였다. 하방회전의 강성을 기준으로 할 때, 상방회전의 초기 회전강성은 1.66배, 후기 회전강성은 1.70배 수준으로 평가되었다. 측방회전의 초기 회전강성은 0.11배, 후기 회전강성은 0.4배 수준으로 분석되었다. Eurocode 3의 접합부 분류방식에서 모멘트‒회전 곡선으로부터 하방회전 또는 상방회전하는 경우 반강 접합부(Semi‒rigid connections)에 해당되며, 측방회전의 경우 구조해석 시 공칭 핀 접합부(Nominally pinned connections)로 간주할 수 있는 것으로 확인하였다. 따라서, 회전방향(하방회전, 상방회전, 측방회전)에 따라 초기 회전강성과 후기 회전강성이 다른 Bi‒linear 회전강성 모델을 제안한다. 포켓형 시스템 비계 시공 전, 실험을 통해 도출한 Bi‒linear 회전강성 모델을 활용하여 구조 안전성을 검토함으로써 구조적 안전성을 재고할 수 있을 것이라 판단된다.

The accurate prediction of the behavior of temporary structures is essential for ensuring structural safety. In the structural analysis of system scaffolding and system supports, the rotational stiffness of the connections is a key element. To accurately predict behavior, it is necessary to consider the rotational stiffness of the connections. In this study, a Bi‒linear model was derived by analyzing the rotational stiffness of horizontal members that can occur in system scaffolding with pocket type connections through experimentation. Experiments were conducted on 180 specimens of cantilever form, composed of vertical and horizontal members of the pocket type system scaffolding. To analyze rotational stiffness, displacement gauges(LVDT) were installed on the vertical and horizontal members, and strain gauges were attached to the vertical member pocket. Reflecting the rotation direction(Downward, Upward, Lateral) and fastening status(Hit, Contact, Separation) of the connections, a destructive shape and moment‒rotation curve were analyzed through a load‒drop experiment in the downward direction of the horizontal member, leading to the following conclusions.
The destructive shape according to the rotation direction of the pocket type connection showed that the main deformations in the case of downward rotation specimens occurred in pins and pockets with smaller yield strength than steel pipes. In the case of upward rotation specimens, deformation or destruction occurred at the top part of the pocket due to the bending of the pin, and extensive collapse occurred in the part of the vertical steel pipe where the end of the horizontal steel pipe was contacted. In the case of side rotation specimens, there was almost no torsional deformation of the pin, but deformation occurred in the direction of pocket rotation. The destructive shape according to the fastening status of the pocket type connection showed that all specimens in the hammered and contacted status for the case of downward rotation showed similar destructive shapes. The main deformation occurred in the pins and pockets, which have a smaller yield strength than steel pipes. On the other hand, in the case of the detached status, more cracks occurred in the upper part of the pocket bend than in other connection states. In the case of upward rotation specimens, bending occurred in the pin and neck regardless of the fastening status, and collapse occurred in the part of the vertical steel pipe where the end of the horizontal steel pipe was contacted. In the case of side rotation specimens, pin torsion occurred to an extent difficult to see with the naked eye in all connection states.
The pocket type connection showed little difference in initial rotational stiffness and maximum moment according to the fastening status during upward and side rotations, but when the pin was detached from the pocket during downward rotation, the initial rotational stiffness and maximum moment decreased by approximately 23% and 54% respectively compared to when properly fastened. The rotational stiffness in relation to the rotation direction of the pocket type connection was differentiated into initial rotational stiffness(K1) and later rotational stiffness(K2). When basing on the stiffness of downward rotation, the initial rotational stiffness of upward rotation was assessed to be 1.66 times, and the later rotational stiffness was 1.70 times. The initial rotational stiffness of side rotation was analyzed to be 0.11 times, and the later rotational stiffness was 0.4 times. From the moment‒rotation curve in the joint classification method of Eurocode 3, it was confirmed that the semi‒rigid connections apply to downward or upward rotations, and the nominally pinned connections can be assumed for side rotations. Thus, a Bi‒linear rotational stiffness model, in which the initial rotational stiffness and later rotational stiffness differ according to the rotation direction(Downward, Upward, Lateral) is proposed. It is expected that structural safety can be reconsidered by reviewing the structural safety using the Bi‒linear rotational stiffness model derived through experiments before the construction of the pocket type system scaffolding.

#포켓형 비계 #회전강성 #Bi?linear

Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구의 필요성 및 목적 1
1.2 연구동향 5
1.2.1 가설 구조물의 연결부 강성에 관한 연구 5
1.2.2 구조물의 신뢰성 해석에 관한 연구 8
Ⅱ. 배경 이론 10
2.1 시스템 비계 연결부 종류 10
2.1.1 포켓 형태 연결부 10
2.1.2 웻지 형태 연결부 10
2.1.3 컵락 형태 연결부 11
2.1.4 링락 형태 연결부 12
2.2 시스템 비계 연결부의 성능 13
2.2.1 가설 구조물 연결부 형태에 따른 성능 13
2.3 철골 구조물 접합부의 분류 23
2.3.1 EC3(Euro code 3)에 의한 분류 23
2.3.2 AISC(America Institute of Steel Construction)에 의한 분류 26
2.4 철골 구조물 접합부의 성능 27
Ⅲ. 포켓형 시스템 비계 연결부 실험 30
3.1 포켓형 시스템 비계 제원 30
3.2 회전강성 실험 방법 34
3.2.1 회전방향을 고려한 변수 설정 35
3.2.2 체결상태를 고려한 변수 설정 40
3.2.3 실험체의 구성 및 명칭 41
Ⅳ. 회전방향에 따른 회전강성 분석 43
4.1 회전방향에 따른 파괴형상 분석 43
4.1.1 하방회전 시 연결부의 파괴형상 43
4.1.2 상방회전 시 연결부의 파괴형상 45
4.1.3 측방회전 시 연결부의 파괴형상 46
4.2 회전방향에 따른 포켓형 연결부의 하중-변위 곡선 48
4.2.1 하방회전 하중-변위 곡선 48
4.2.2 상방회전 하중-변위 곡선 51
4.2.3 측방회전 하중-변위 곡선 54
4.3 회전방향에 따른 포켓형 연결부의 응력-회전 곡선 56
4.3.1 하방회전 응력-회전 곡선 56
4.3.2 상방회전 응력-회전 곡선 58
4.3.3 측방회전 응력-회전 곡선 59
Ⅴ. 체결상태에 따른 회전강성 분석 60
5.1 체결상태에 따른 파괴형상 분석 60
5.1.1 하방회전 시 연결부의 파괴형상 60
5.1.2 상방회전 시 연결부의 파괴형상 65
5.1.3 측방회전 시 연결부의 파괴형상 69
5.2 체결상태에 따른 포켓형 연결부의 회전강성 변화 73
5.2.1 하방회전 하중-변위 곡선 73
5.2.2 상방회전 하중-변위 곡선 78
5.2.3 측방회전 하중-변위 곡선 83
5.3 체결상태에 따른 포켓형 연결부의 회전강성 및 최대 모멘트 변화 87
5.3.1 하방회전 회전강성 및 최대 모멘트의 변화 87
5.3.2 상방회전 회전강성 및 최대 모멘트의 변화 89
5.3.3 측방회전 회전강성 및 최대 모멘트의 변화 91
Ⅵ. 포켓형 연결부의 회전강성 제안 93
6.1 모멘트-회전 곡선의 도출 방식 93
6.2 모멘트-회전 곡선 분석 95
6.3 회전강성 모델 도출 99
Ⅶ. 결 론 103

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)