일반기술

CFT 기둥과 H형 보 접합부의 상세 및 비선형 유한요소해석 기술

기존 CFT 및 H형강 접합부의 시공성, 구조적인 안전성을 향상시킨 접합부 상세 개발, CFT 및 H형강 접합부의 정밀하고 간편한 유한요소 해석기법 CFT 기둥-H형강 보 접합부의 거동을 파악하기 위한 비선형 유한요소해석에 관한 내용을 기술하였고, 유한요소해석 결과에 대하여 기준 실험결과와 비교를 통한 검증을 행하였으며, 검증된 해석기법을 바탕으로 CFT 기둥-H형강 보 접합부 거동에 영향을 미치는 여러 변수들에 관한 변수분석 내용을 기술하였다.시공성 및 구조성능이 우수한 상세, 지진거동하에서 접합부 거동을 예측할 수 있는 해석기술첫째, 본 연구에서 개발된 비선형 유한요소 해석모델에 의해 일정축하중하에서 횡력을 받는 CFT 기둥-H형강 보 접합부의 이력특성을 예측 가능할 것으로 판단된다. 둘째, CFT 기둥에 작용된 축력이 증가됨에 따라 접합부의 초기강성은 다소 증가되는 경향을 보이고 있으나 그 특성은 현저하게 나타나지 않았다. 접합부의 최대내력은 축력비가 증가할수록 급격하게 감소하는 경향을 보였으며, 변형능력 또한 축력비가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 또한 축력비가 0.5인 시험체는 최대내력 이후 다른 시험체에 비해 취성적인 거동을 보였다. 이는 축력이 증가됨에 따라 기둥과 보의 패널존 부분의 국부좌굴이 조기에 발생되기 때문인 것으로 판단된다. 셋째, 접합부의 접합을 위해 사용된 T형 스티프너의 두께를 변수로 해석을 수행한 결과 부재의 최대내력과 초기강성 및 변형능력에 T형 스티프너의 두께가 큰 영향을 미치지는 않았지만, 두께가 증가될수록 T형 스티프너에 발생되는 응력은 감소되었다. 넷째, CFT 기둥 강관의 폭두께비에 따른 부재의 최대내력과 초기강성은 강관의 폭두께비가 증가됨에 따라 매우 급격하게 감소되는 특성을 보였으며, 변형능력 또한 강관의 폭두께비가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 특히 얇은 판요소 단면에 대한 한계 폭두께비를 초과한 시험체는 최대내력 이후 매우 취성적인 거동을 보였다. 이는 강관의 폭두께비가 증가됨에 따라 부재의 파괴는 H형강 보의 국부좌굴에 선행하여 강관의 국부좌굴이 발생되기 때문인 것으로 판단된다. 이러한 결과로부터 CFT 기둥-H형강 보 접합부의 급격한 취성파괴를 억제하기 위하여 기둥의 폭두께비는 한계폭두께비 이하로 할 것을 제안한다.