편심하중을 받는 군볼트 접합부의 거동
Behavior of Group-Bolted Connections under Eccentric Loading
볼트-용접 병용접합부의 거동과 강도
Behavior and Strength of Combined Bolted-Welded Lap Joints
볼트-용접 병용접합부의 하중-변형관계 제안
Behavior and Strength of Combined Bolted-Welded Lap Joints
볼트 접합은 오늘 날의 건축물에서 일상적으로 대량 소비되는 접합방식이므로 이 접합부의 거동 특성을 잘 활용하여 해석과 설계를 합리화할 수 있다면 구조비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 특히 잘 설계된 볼트 접합부는 지압 또는 슬립-지압 메커니즘에 의해 매우 양호한 연성거동을 갖는다. 이 연구는 지압형식 볼트 접합부에 내재된 연성능력을 십분 활용하여 다양한 하중조건에 대한 구조설계의 경제성을 최대화하기 위한 것이다. 그 일환으로써 전단탭으로 기둥에 접합된 보의 볼트 접합부를 편심하중을 받는 볼트군으로 파악하여 부분골조실험으로 접합부 거동을 규명하였다. 단일볼트 접합부의 하중-변형관계식과 변형한계를 순간중심회전법에 적용하여 편심하중을 받는 볼트군의 비탄성 거동에 대한 해석적 모델링 방안을 제시하였다. 순간회전중심을 산정하기 위한 두 가지 해석절차(수치해석 알고리즘 및 순차적 해석방법)를 각각 제시하였다. 실험 및 해석모델에 의한 이력거동과 최대하중을 비교한 결과, 제안한 해석방법은 기존 설계방법보다 볼트군의 거동을 합리적으로 예측하여 중력하중과 지진/바람 등의 횡하중을 모두 기술할 수 있음을 확인하였다. 비탄성 이력거동 모델을 바탕으로 볼트 접합부의 등가점성감쇠비를 산정하였다.
Since bolting is a common connecting method in steel construction, structural costs can be reduced if the bolted connection can be reasonably designed and analyzed by taking advantages of the ductile behavior of joints. Especially, well-designed group-bolted connections exhibit excellent ductile behavior through bearing or slip-bearing mechanism. The primary objective of this study is to develop rational analytical modeling procedures and ultimate strength of bearing-type bolted connections by utilizing their inherent ductility. The behavior of group-bolts subjected to eccentric loads was investigated through beam-to-column subframe tests. Analytical modeling of observed inelastic behavior of group-bolted connections under monotonic and cyclic loading was developed by combining the load-deformation relationship and the deformation limit of the single-bolted joint and ICRM. Two procedures (a numerical approach and a step-by-step analytical procedure) were proposed to determine the instantaneous center of rotation. Through comparison of the hysteretic behavior and the ultimate loads from the experiments with analytical results, it was shown that the proposed method can more accurately predict the behavior of the bolt group than existing methods. Based on the analytical hysteretic curve, the equivalent viscous damping ratio of the group-bolted joints was also estimated. These results can be applied to simulate the hysteretic behavior of beam-to-column connections under cyclic seismic loading.