Evaluating Seismic Performance of Steel Welded Moment Connections Fabricated with SN Steel

SN 강재가 사용된 강구조 용접모멘트접합부의 내진성능 평가

  • 오상훈 (부산대학교 건축학부) ;
  • 최영재 (부산대학교 대학원 건축공학과) ;
  • 윤성기 (부산대학교 건축학부) ;
  • 이동규 (포항산업과학 연구원(RIST))
  • Received : 2010.03.03
  • Accepted : 2010.06.10
  • Published : 2010.06.27

Abstract

This study was programmed to fabricate a beam-to-column connection that is limited to a steel-welded moment connection with full-scale members, using SN steel. A cyclic seismic test was conducted of the nine specimens that were fabricated by choosing the test variable for the weld access hole geometry, connection design method, and RBS. From the test results, failure modes, the moment-drift behavior, and the strain distribution were provided. From the specimen material properties, the beam's nominal plastic flexural capacity and classified qualified connection as a special moment flame were calculated. By analyzing the skeleton part and the baushinger part, a range of strength-raising effects, and deformation ratios were provided, with which the seismic performance of the specimens were evaluated. The test results showed that the specimens eliminated their weld access holes that demonstrated higher seismic performance than the specimens' existing weld access holes, and that the WUF-W connection that was reinforced by the supplemental fillet weld around the shear tap that was fastened by five bolts demonstrated superior seismic performance.

본 연구에서는 국내 건축 구조용 강재인 SN490 강재를 사용하여 실물 크기의 H형강 보와 기둥으로 구성된 모멘트저항골조의 외부 T자형 용접모멘트접합부를 대상으로 실험을 계획하였다. 실험변수를 용접접근공형상, 접합부 이음 방식, RBS(Reduced Beam section)로 하여 9개의 시험체를 제작하였고, 반복재하 실물대 실험을 수행하였다. 실험에 따른 각 시험체의 파괴형태 및 모멘트-층간변위 관계, 변형률 분포를 나타내었으며, 재료인장 실험을 통하여 실험에 사용된 시험체의 전소성모멘트를 구한 다음 특수모멘트 접합부에 해당하는 시험체를 분류하였다. 각 시험체의 모멘트-층간변위 곡선을 골격곡선과 바우싱거곡선으로 분리하여 내력상승률, 소성배율, 에너지 소산량 등을 나타내었으며 이를 가지고 각 시험체의 소성변형능력을 평가하였다. 실험결과 용접접근공이 제거된 시험체가 기존 용접접근공형상을 가지는 시험체에 비하여 우수한 내진성능을 나타내었고, 보 웨브를 용접과 볼트를 병행하고 전단탭을 전체에 걸쳐 보강 용접한 시험체가 가장 우수한 내진성능을 나타내었다.

Keywords

References

  1. 김종락, 오영석, 백기열, 장정인(2008) 600MPa(570 TMC) 고성능강 기둥-보 용접접합부의 탄소성 거동에 관한 연구. 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제20권, 제6호, pp.783-792.
  2. 김영주, 오성훈, 문태섭(2004) 철골 기둥 보 접합부의 모멘트 전달효율과 변형도 집중과의 관계에 관한 해석적 연구. 2010년도 춘계학술발표대회 논문집. 대한건축학회, 제21권, 제1호, pp.99-102.
  3. 이명재(1995) 효고현 남부지진 피해와 철골구조 건축물 변형능력. 한국강구조학회지, 한국강구조학회, 제17권, 제2호, pp.37-42.
  4. 이철호, 전상우, 김진호(2006) RBS 철골모멘트접합부 내진거동평가를 위한 반복재하 실물대 시험. 한국강구조학회논문집. 한국강구조학회, 제14권, 제1호, pp.557-566.
  5. 오상훈(2000) 기둥-보 접합부의 Scallop 형상이 구조성능에 미치는 영향. 포항산업과의 연구소 보고서, pp.142-165.
  6. 한국강구조학회(2007) 강구조 내진설계지침 및 해설(안).
  7. AISC (2005) Seismic Provisions for Structures Steel Building, American Institute of Steel Construction.
  8. FEMA (2000) State of The Art Report on Connection Performance, FEMA Report No.350, Federal Emergency Management Agency.
  9. FEMA (2000) Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment Frame Buildinge, FEMA Report No.350, Federal Emergency Management Agency.