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한국강구조학회 논문집 update

JOURNAL OF KOREAN SOCIETY OF STEEL CONSTRUCTION

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수록정보
수록범위 : 8권3호(1996)~31권4호(2019) |수록논문 수 : 1,423
한국강구조학회 논문집
31권4호(2019년 08월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1지관과 주관의 폭이 동일한 각형강관 X형 접합부의 압축강도에 대한 해석적 연구

저자 : 김정현 ( Kim Jeong Hyun ) , 이철호 ( Lee Cheol Ho ) , 한규홍 ( Han Kyu Hong ) , 김선후 ( Kim Seon Hu )

발행기관 : 한국강구조학회 간행물 : 한국강구조학회 논문집 31권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 233-244 (12 pages)

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지관과 주관의 폭이 동일한 각형강관 X형 접합부는 가장 빈번하게 사용되는 강관접합부 중 하나이다. 그러나 이 접합부의 압축강도는 국제적으로 널리 사용되는 구조기준에서 제시하는 강도식들에 의해 굉장히 보수적으로 평가된다. 이 연구에서는 Becque 와 Cheng이 제시한 판 좌굴 이론 모델을 보완하여 좀 더 정확한 강도식을 제안하였다. 우선 접합부 실험결과를 통해 유효한 수치해석모델을 수립하고, 이에 대해 고유치해석을 수행하여 적절한 형상함수를 얻었다. 이후 탄성좌굴강도와 무차원세장비를 에너지법에 근거하여 도출하였다. 결과적으로 새로운 강도식에 유도된 무차원 세장비와 EC3 기둥곡선 'c'를 조합하면 현재 사용 가능한 어떤 강도식보다도 정확하고 일관되게 강도를 예측할 수 있다.


The equal-width RHS (rectangular hollow section) X-joint, of which the widths of the chord and the brace are identical, is one of the most frequently used uniplanar tubular joints. However, the compressive strength of this joint has been specified very conservatively by most representative international design standards. In this study, a more accurate strength formula of equal-width RHS X-joint is proposed by extending the plate buckling model recently proposed by Becque and Cheng. From the eigenvalue analysis results of the test-backed numerical joint models, the more appropriate shape function for chord sidewall buckling is first obtained. The elastic buckling strength and the non-dimensional slenderness of the chord sidewall are then derived based on the classical energy method. It is finally shown that, when the newly proposed non-dimensional sidewall slenderness is used in combination with the column curve 'c' of EC3, it gives more accurate and consistent prediction on joint strength compared to existing method.

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2대기노출실험을 통한 구조용 강재의 부식 손상 평가

저자 : 전석현 ( Jeon Seok Hyeon ) , 하민균 ( Ha Min Gyun ) , 정영수 ( Jeong Young Soo ) , 안진희 ( Ahn Jin-hee )

발행기관 : 한국강구조학회 간행물 : 한국강구조학회 논문집 31권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 245-252 (8 pages)

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일반적인 강재의 부식 원인은 대기온도, 습도, 비래염분량 등 환경적인 요인으로 인해 발생하고 동일한 강종일지라도 노출된 환경에 따라 부식량은 서로 상이하게 나타난다. 본 연구에서는 대기환경 에 노출된 구조용 강재의 부식 환경속도 평가를 위하여 다른 환경조건을 가진 지역을 대상으로 대기노출실험을 실시하였으며 노출기간에 따라 실험체를 회수하여 평균부식두께를 산정하고, 지역별 부식성 등급을 평가하였다. 또한 대기노출실험 결과를 토대로 나타난 평균부식두께와 노출기간의 상관관계를 이용하여 부식손상 속도를 지역별로 비교 분석하였다.


The corrosion damage of the structural steel can be occurred depending on various environmental factors such as temperature, humidity and airborne salt and even if they are the same steel grade, their corrosion rate can be changed by their exposed atmospheric corrosion environment. In this study, atmospheric exposure test was performed to evaluate the corrosion damaged rate of the structural steel depending on the exposed environment condition with different corrosion location. From exposure test results, the mean corrosion depth and corrosivity grade of the structural steel were evaluated depending on the exposure period. Using the regression curve calculated by the mean corrosion depth achieved from the atmospheric exposure test results, corrosion damage rates of the structural steel were compared and analyzed depending on exposure test location.

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3부식전류를 이용한 대기부식환경 조건별 부식 손상량 추정

저자 : 안진희 ( Ahn Jin-hee ) , 전석현 ( Jeon Seok Hyeon ) , 성택룡 ( Seong Taek-ryong ) , 정영수 ( Jeong Young Soo )

발행기관 : 한국강구조학회 간행물 : 한국강구조학회 논문집 31권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 253-260 (8 pages)

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부식은 강구조물의 유지관리과정에 발생할 수 있는 손상으로 주로 대기에 노출된 환경적인 요인으로 인해 발생한다. 강재로 제작된 구조물의 경우 부식으로 인하여 부재파괴 등의 치명적인 손상을 유발할 수 있으므로 부식량에 대한 예측과 그에 따른 유지관리가 필요하다. 본 연구에서는 강재의 부식량을 예측하기 위하여 대기환경에 따른 3가지 지역에 대하여 부식환경모니터링 센서를 설치 하였다. 부식환경모니터링 센서로부터 출력된 부식전류량과 노출실험으로부터 평가된 평균부식두께의 상관관계로부터 강재의 부식속도를 이용한 예측방법을 이용하여 향후 발생할 수 있는 강재의 부식량을 예측하였고 예측한 결과와 실제 실험 결과를 비교·분석하였다.


The corrosion which is typical damage in the maintenance of steel structures is mainly caused depending on environmental factors exposed to the atmosphere. It is necessary to predict or estimate the corrosion damage rate and its appropriate maintenance method can be needed because corrosion damage may cause serious structural damage as the failure of structural member in the steel structure. To predict the corrosion damage rate of the structural steel, in this study, atmospheric corrosion monitoring sensors were installed for three exposure test location with different atmospheric environments. The corrosion rate of the structural steel was estimated and compared using the corrosion rate prediction method using the correlation between the corrosion current output from the atmospheric corrosion monitoring sensor and the measured mean corrosion depth.

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4콘크리트 충전 박판강관기둥을 위한 볼트이음에 대한 실험연구

저자 : 임종진 ( Lim Jong Jin ) , 이창남 ( Lee Chang Nam ) , 엄태성 ( Eom Tae Sung )

발행기관 : 한국강구조학회 간행물 : 한국강구조학회 논문집 31권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 261-272 (12 pages)

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이 논문에서는 콘크리트 충전 박벽강관기둥을 위한 볼트이음에 대하여 실험연구 결과를 제시하였다. 기둥강관의 접합을 위하여 각 면의 강관벽마다 볼트체결 겹침강판이음을 적용하였고, 강도 및 미끄럼저항 등 접합성능을 향상시키기 위하여 비평명 리브강판을 이음부의 겹침강판으로 사용하였다. 기둥 이음부의 접합강도와 파괴모드를 조사하기 위하여, 접합상세가 다른 5개의 실물크기기둥실험체에 대하여 실험을 수행하였다. 실험 결과, 볼트접합부는 겸침강판 또는 기둥 강관벽의 순단면파단과 블록전단파단에 의해파괴되었다. 리브강판은 강판 표면에 돌출되어 형성된 리브가 추가적인 저항을 발휘함에 따라 볼트이음부의 접합강도와 미끄럼저항을 증가시키는데 효과를 보였다. 변형률 계측결과를 토대로 기둥 이음부에서 볼트와 리브강판을 통한 힘전달기구를 조사하였다. 또한 조사된 힘전달기구를 바탕으로 기둥 이음부의 접합강도를 산정하기 위한 소성응력분포법을 제안하였다.


In this study, the results of the experimental investigation of the bolted splice for concretefilled thinwalled tube columns are presented. For the connection of the column tube, the bolted lap plate joint was used at each tube wall and nonplanar ribbed plates were used as the lap plate at the joint in order to improve the connection performance such as strength and slip resistance. To investigate the connection strength and failure mode, five full scale column specimens with different lap joint details were tested. The tests showed that the ribbed lap plates were beneficial to increasing the strength and slip resistance of the joint as the ribbed portion provided additional resistance. The failure modes of the joint were net section fracture and block shear rupture of the lap plate or tube wall. The force transfer mechanism at the joint via the bolts and ribbed lap plates was also investigated based on strain measurements. Finally, a plastic stress distribution method to estimate the connection strength of the column splice was proposed.

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5중심압축력을 받는 기계구조용 스테인리스강 강관 기둥의 좌굴거동에 관한 실험적 연구

저자 : 김성수 ( Kim Sung Soo ) , 김진원 ( Kim Jin Won ) , 김태수 ( Kim Tae Soo )

발행기관 : 한국강구조학회 간행물 : 한국강구조학회 논문집 31권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 273-282 (10 pages)

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이 연구에서 중심축력을 받는 냉간성형 듀플렉스계 스테인리스강과 오스테나이트계 스테인리스강 강관 기둥의 좌굴 거동이 조사되었다. 양단 고정지지의 8개의 기둥 실험체의 압축실험이 수행되었다. 동일한 강관직경과 두께의 원형강관기둥에 대해서 주요변수는 4개의 부재길이를 갖는 기둥의 세장비로 설정하였다. 듀플렉스계 스테인리스강 강관의 재료 항복강도와 인장강도는 오스테나이트계 스테인리스강 강관의 강도보다 각각 14%, 18% 높게 나타났다. 변수에 따라 국부좌굴, 전체좌굴 및 조합좌굴 형태가 관찰되었다. 실험 좌굴내력은 스테인리스강 현행 기준식인 미국토목학회 ASCE와 유럽기준 EC3의 좌굴강도식에 의한 예측내력과 비교하였다. 국부좌굴이 발생한 강관기둥은 현행기준식에 의해 내력이 과소평가되었지만 전체좌굴이 발생한 기둥에 대해서는 좌굴감소계수, 좌굴응력, 세장비 및 초기변형계수를 충분히 고려하지 못해 2%에서 26%범위로 기둥좌굴내력을 과대평가하였다.


Buckling behaviors of cold-formed duplex stainless steel (STS329FLD TKC) and austenitic stainless steel (STS304 TKC) hollow tubular column subjected to concentric axial compression were investigated in this study. A total number of 8 specimens with both fixed ends has been tested. Main variable is slenderness ratio (four kinds of column length : 250 mm, 500 mm, 750 mm, 1000mm) with identical nominal diameter and plate thickness. Yield stress and tensile strength of duplex stainless steel were higher by 41% and 18%, respectively than those of austenitic stainless steel. Local buckling, global buckling and its combination were observed according to column length(slenderness ratio). Buckling strength got lower with the increase of member length (slenderness ratio). Test buckling strengths were compared with those predicted by the ASCE(American Society of Civil Engineers) specification, Eurocode 3 part 1.4 (EC3) and existing literature' suggestion. Strengths of specimens with local buckling were underestimated by current design codes and for specimens with global buckling, ASCE2002 and EC3 overestimated the buckling strengths by the range of 2% to 26% due to no enough consideration of buckling reduction factor, slenderness ratio, buckling stress and initial imperfection effect.

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6냉간성형 U리브를 이용한 슬림플로어 합성보의 구조성능

저자 : 박대곤 ( Park Dae Geon ) , 정경수 ( Chung Kyung Soo ) , 최현수 ( Choi Hyun Su ) , 양일승 ( Yang Il Seung )

발행기관 : 한국강구조학회 간행물 : 한국강구조학회 논문집 31권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 283-291 (9 pages)

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국내에서 사용되는 춤이 깊은 데크의 경우, 처짐변형, 국부좌굴 및 작업성 등의 문제로 6m 이상인 스팬에 적용되지 못하고 있으며, 기성제품 또한 약 6m 까지 생산되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 최대 9m의 장스팬 슬림플로어 합성보 개발을 위하여 냉간성형 절곡을 통한 폐단면형 단면을 도출하고, 이에 대한 구조성능을 평가하기 위한 휨실험을 수행하였다. 또한, CFT기둥과 합성보 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위해서 보-기둥 접합부의 반복하중 실험을 수행하였다. 실험결과, 모멘트-변경각의 관계에서 특수모멘트 요구성능인 4%이상의 변형능력을 나타내었으며, 층간변형각 5%에서 외다이어프램과 보플랜지간이 접합구간에서 인장파단이 발생하였다. 최대모멘트는 전소성모멘트의 계산치 대비 1.07~1.24배 높은 성능을 발휘하였다.


Deep decks used in Korea are not applied to 6m span or more due to the deformation, local buckling and vulnerable workability, and a pre-existing products are also manufactured up to 6m. In this study, we developed a long span slim floor composite beam applicable to a long span of up to 9 m. In order to evaluate the behavior characteristics and seismic performance of CFT columns and composite beams, cyclic loading tests of beam - column connections were performed. Particularly, in this study, Slim slab flooring structure is implemented through cold bending to reduce the floor height of the building. Experimental results show that the tensile fracture of the lower flange and column joint surface occurred at 5% deformation angle exceeding the 4% deformation angle of special moment required performance in the relation of moment - change angle. And also, the maximum moment obtained from the experiment is 1.07 ~ 1.24 times higher than the calculated plastic moment.

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7철도교용 스페리컬 받침 EP 마찰재의 마찰 특성 분석

저자 : 최은수 ( Choi Eunsoo ) , 최유복 ( Choi You Bok ) , 이종일 ( Lee Jongil ) , 장윤호 ( Jang Yoonho ) , 이상진 ( Lee Sangjin )

발행기관 : 한국강구조학회 간행물 : 한국강구조학회 논문집 31권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 293-299 (7 pages)

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Engineering plastic(EP)의 역학적 특성이 개선됨에 따라, 다양한 분야에 적용하고 있다. 최근 철도분야에서 스페리컬 받침의 마찰소재 및 베어링 소재로 EP를 활용하는 기술이 적용되고 있다. 그러나 EP소재의 마찰특성과 설계기준이 미비한 상태에서 사용되고 있기에, 본 연구를 통하여 설계 시 마찰계수를 제공하고, 구매 시 사용가능한 기준을 규명하고자 한다. EP소재의 마찰거동을 파악하기 위하여 EN-1337-2 실험 규정에 따라 실시하였다. 그 결과, 초기 마찰계수는 0.025-0.047에서 시작하고 10,242m 이동 후 마찰계수는 0.048-0.067에 도달하였다. 이 연구에서는 EP 마찰재의 실험결과를 PTFE 마찰재의 마찰특성과 비교하였다. EP 마찰재의 마찰계수가 PTFE에 비해 크게 발생하고 있으나, 마모에 대한 저항성은 EP 마찰재가 우수한 것으로 나타났다. 이 연구에서는 마찰계수의 이동거리에 따른 증가율이 평가되었으며, EP 마찰재의 증가율이 PTFE에 비해 크게 발생하였고, EP 마찰재에서는 윤활재가 없는 경우가 있는 경우에 비해 마찰계수 증가율이 상대적으로 적게 발생하였다.


Engineering plastic (EP) is rising as a new alternative material and used for various fields. Recently, the EP has been used as frictional material for spherical bearings of railway bridges. However, the characteristics of friction of EP is not specified yet, and, thus, this study aims to provide frictional coefficient of the EP materials used in Korea for designing spherical bearings. This study conducts frictional tests following the EN 1337-2 regulation resulting in the initial frictional and final coefficients raging 0.025-0.047 for initial frictional coefficient and 0.048-0.067 with sliding distance of 10,242 m. This study also compares the results of the EP materials with properties of PTFE (Polytetraflouroethylene). The frictional coefficients of the EP are larger than those of the PTFE. However, the resistance fo the EP to frictional abrasion is better than that of the PTFE. This study alos estimates increasing rate of frictional coefficient to sliding distance. The increasing rates of the EPs are relatively larger than that of the PTFE, and the increasing rate of the EP without lubricant is smaller than those of the EP with lubricant.

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8압축과 휨을 동시에 받는 케이블교량용 광폭 강박스거더의 강도상호작용

저자 : 김종서 ( Kim Jong Seo ) , 김경식 ( Kim Kyung Sik )

발행기관 : 한국강구조학회 간행물 : 한국강구조학회 논문집 31권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 301-309 (9 pages)

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이 연구에서는 압축과 휨을 동시에 받는 케이블교량용 광폭 강박스거더에 대한 Eurocode 3 및 AASHTO LRFD의 강도상호 작용식의 적용가능성을 검토한다. 범용 구조해석프로그램을 이용하여 기시공된 사장교의 광폭 강박스거더의 한 부분을 유한요소로 모델링하고, 기하학적 초기결함과 잔류응력이 고려된 극한강도해석을 수행한다. 압축강도와 휨강도를 각각 도출한 후, 서로에 대한 각각의 강도저하 영향을 확인하기 위한 극한강도 상호작용거동을 도출한다. 광폭 강박스거더에 대한 압축과 휨에 의한 강도상호작용은 AASHTO LRFD보다는 Eurocode 3의 상호작용식을 적용하는 것이 안전측인 것으로 확인되었다.


This study investigates applicability of strength interaction equations in Eurocode 3 and AASHTO LRFD to wide steel box-girders in cable-supported bridges that are subjected to concurrent action of compression and flexure. Utilizing a finite element analysis package program, Abaqus, a partial segment of wide steel box girder separated from the completed actual cable-stayed bridges is modeled and ultimate strength analysis is conducted considering geometrical initial imperfections and residual stresses. After evaluating respective axial and flexural strengths, ultimate strength interaction behaviors are derived to confirm strength decrease effect due to combined actions. For the strength interaction between compression and flexure of wide steel box girders, Eurocode 3 is confirmed to provide safer evaluation of rather then AASHTO LRFD.

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