Seismic Performance Evaluation of Beam-Column Connection for Panel Zone Strength

패널존의 강도비에 따른 기둥-보 접합부의 내진성능 평가

  • Published : 2007.03.31

Abstract

The study proposes the method to cancel the scallop to avoid fracture of the circumstance of the scallop at H shape column-to-beam connection and reinforce at beam flange two faces with the cover plates and rib. A total of four specimens were tested to enhance seismic performance of building structure by reducing the frequency of stress concentration and preventing the brittle fracture of scallop. For this purpose, four full-scale test specimens were made and loaded with quasi-static reversed cyclic loading. The main analytical parameters are panel-zone-strength ratio, yield strengths, initial stiffness, total plastic rotation, contribution of each element to total plastic rotation and energy dissipation capability. For the specimens tested under repeated loading, the experimental result was satisfied with seismic performance requirement as the Special Moment Frames (SMF). The analysis results show that all of the test specimens were found to have good performance to 4% story drift and satisfied the criteria for the plastic roation capacity of SMFs that is 0.03 rad. according to the 1997 AISC seismic provision.

본 연구에서는 H형 기둥-보 접합부에서 스캘럽 주변의 파단을 피하기 위해 스캘럽을 생략하고 보와 기둥의 쉬어탭을 볼트로 체결한 후 보 플랜지의 양면에 커버 플레이트와 리브로 보강하는 방법을 제안하였다. 스캘럽을 생략함으로써 스캘럽에서의 응력집중의 빈도를 줄이고 용접부 주위에서의 취성파괴를 방지하여 건축물의 내진성능을 향상시키는데 본 연구의 목적을 둔다. 본 목적을 위해 총 4개의 실험체를 제작하고 반복 가력 실험을 실시하였다. 주요 실험변수는 패널존 강도비이고 실험체의 항복강도, 초기강성, 총소성회전에 대한각 부재의 기여도, 에너지 소산능력으로부터 제작된 실험체들이 특수모멘트골조 내진규정에 만족을 하는지와 실험에 사용된 변수에 대한 여러 영향을 밝히고자 하였다. 그 결과 모든 실험체는 층간변위 4%, 총소성회전 0.03rad.에 충분이 도달하여 1997 AISC의 내진규정에 따라 특수모멘트골조에 만족할 것이라 판단된다.

Keywords

References

  1. 한상환, 권건업 (2003). 'WUF-B 접합부의 내진성능 평가 (1) WUF-B 접합부의 반복 가력 시험' 대한건축학회 논문집 구조계, 제19권, 제11호
  2. 박순규, 김한수, 이상훈 (2002). 'CFT기둥-보 단부평판 접합부의 내진성능, 대한건축학회 구조계, 제18권, 제3호
  3. 이대용 (2004). 'WUF-W 모멘트 접합부에서의 패널 존 거동과 AISC 설계기준' , 한국강구조학회지, 제16권 제14호
  4. SAC (1996). 'Experimental Investigations of Beam- Column Subassemblages' , SAC 96-01
  5. FEMA 350 (2000). 'Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-Frame Buildings'
  6. AISC. (1994). 'Metric Load and Resistance Factor Design Specification for StructureI steel Buildings' AISC Chicago Illinois
  7. James M. Ricles, Changshi Mao, Le-Wu Lu, and John W. Fisher (2002). 'Inelastic Cyclic Testing of Welded unreinforced Moment Connections' ASCE, Vol. 128, No.4
  8. Krawinkler, H. (1978). 'Shear in beam-column joints in seismic design of steel frames.' Engineering Journal, AISC, Vol. 3