지레작용효과를 고려한 T-stub의 초기인장강성 및 한계인장하중 예측을 위한 해석모델

Title
지레작용효과를 고려한 T-stub의 초기인장강성 및 한계인장하중 예측을 위한 해석모델
Authors
최정환
Keywords
지레작용효과를고려한tstub의초기인장강성및한계인장하중예측을위한해석모델
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
요 약 플랜지 두께가 비교적 얇고 고력볼트 게이지 거리가 상대적으로 긴 T-stub은 일반적으로 플랜지의 항복에 의하여 파괴된다. 이러한 파괴양상을 나타내는 T-stub은 지레작용 효과의 영향을 크게 받기 때문에 반드시 이를 고려하여 T-stub의 파괴양상, 강성 및 강도 등을 예측하여야만 한다. 그러나 T-stub에 발생하는 지레작용 효과를 정확히 파악하여 설계에 반영하기 위해서는 복잡한 부재들 사이의 접촉 및 지압, 응력집중 및 소성힌지 발생 등에 대한 정확한 규명과 정량화가 선행되어야 한다. 따라서 이 연구는 T-stub에 대하여 축방향 인장력실험 및 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하여 지레작용 효과에 영향을 주는 복잡한 현상을 보다 정확히 파악하고, 이러한 지레작용 효과의 영향을 고려한 T-stub의 초기인장강성 및 한계인장강도 예측을 위한 개선된 해석모델을 제안하고자 진행하였다. 이 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 이 연구에서 제안한 T-stub 초기인장강성 해석모델이 기존에 제안된 Swanson 해석모델 및 Faella 해석모델보다 더 근사적인 초기인장강성 값을 제공하였다. 즉, Swanson 해석모델이 최대 9.1% (G260-T19-B350 실험체) 오차, Faella 해석모델이 최대 31.6% (G210-T15-B300 실험체) 오차를 제공하는 반면에 Yang 해석모델은 최대 7.8% (G210-T15-B300 실험체) 오차만을 제공하였다. 2) 이 연구에서 제안한 T-stub 한계인장강도 해석모델이 기존에 제안된 Swanson 해석모델보다 더 근사적인 한계인장하중 값을 제공하였다. 즉, Swanson 해석모델이 최대 33.8% (G210-T15-B300 실험체) 오차를 제공하는 반면 Yang 해석모델은 최대 16.2% (G260-T19-B350 실험체) 오차만을 제공하였다. 3) Faella가 수행한 실험결과 얻은 초기인장강성 값과 비교하였을 때 Yang 해석모델을 적용하여 얻은 초기인장강성 값이 Swanson 해석모델 및 Faella 해석모델을 적용하였을 때보다 더 작은 오차를 제공하였다. 따라서 Yang 해석모델을 적용하여 T-stub의 초기인장강성을 예측하는 것은 타당하다고 판단한다. 4) 이 연구에서 수행한 T-stub 실험결과 얻은 한계인장하중 값과 비교하면 비록 Yang 해석모델을 적용하여 구한 한계인장하중 값이 Swanson 해석모델보다 더 근사적인 한계인장하중 값을 제공하였지만 추가적인 해석모델의 개선이 필요할 것으로 판단한다. 그러나 Yang 해석모델을 적용하여 T-stub의 한계인장하중을 예측하는 것은 적합하다고 판단한다.
Description
제 1 장 서론 1 1.1 연구 배경 및 목적 1 1.2 연구 내용 및 방법 2 제 2 장 축방향 인장력을 받는 T-stub의 거동파악 6 2.1 축방향 인장력을 받는 T-stub 실험계획 6 2.2 축방향 인장력을 받는 T-stub의 3차원 비선형 유한요소해석 13 2.3 축방향 인장력을 받는 T-stub의 실험결과 및 해석결과 분석 15 2.4 T-stub 플랜지의 소성파괴 양상 30 제 3 장 T-stub의 초기인장강성 및 한계인장강도 예측 36 3.1 초기인장강성(initial axial tensile stiffness) 예측모델 36 3.2 한계인장하중(Ultimate Tensile Load) 예측모델 38 3.3 T-stub의 초기인장강성 및 한계인장강도 산정 40 제 4 장 결 론 50 참고문헌 52 [그림 1.1] T-stub의 세 가지 파괴양상 3 [그림 1.2] T-stub의 기하학적 형상 4 [그림 1.3] T-stub의 실험체 계획 5 [그림 1.4] 기존 Kulak et al. 식의 및 에 대한 제안식 모델 6 [그림 2.1] T-stub 실험체의 변위계 및 스트레인 게이지 부착 위치 7 [그림 2.2] T-stub 강재의 응력-변형도 곡선 8 [그림 2.3] 두께별 인장 시험편 9 [그림 2.4] G160-T14-B250 실험체 전경 10 [그림 2.5] G210-T15-B300 실험체 전경 11 [그림 2.6] G260-T19-B350 실험체 전경 12 [그림 2.7] T-stub G160-T14-B250의 유한요소해석모델 13 [그림 2.8] T-stub G210-T15-B300의 유한요소해석모델 14 [그림 2.9] T-stub G260-T19-B350의 유한요소해석모델 14 [그림 2.10] T-stub 플랜지의 휨모멘트 발생에 따른 변형양상 16 [그림 2.11] Richard 해석모델 18 [그림 2.12] 각 실험체에 대한 하중-변위 곡선 20 [그림 2.13] G160-T14-B250 실험체의 변형양상 21 [그림 2.14] G210-T15-B300 실험체의 변형양상 22 [그림 2.15] G260-T19-B350 실험체의 변형양상 23 [그림 2.16] 일 때 G160-T14-B250 유한요소해석모델의 응력분포 25 [그림 2.17] 일 때 G210-T15-B300 유한요소해석모델의 응력분포 27 [그림 2.18] 일 때 G260-T19-B350 유한요소해석모델의 응력분포 28 [그림 2.19] T-stub 시험편의 고력볼트 축력-인장력 관계 곡선 30 [그림 2.20] (극한하중)일 때 G160-T14-B 250 유한요소해석모델의 응력분포 32 [그림 2.21] (극한하중)일 때 G160-T14-B250 실험체의 파괴양상 35 [그림 3.1] 제안된 T-stub의 초기인장강성 해석모델 37 [그림 3.2] T-stub의 소성힌지 항복선 39 [그림 3.3] 한계변위에 대응하는 한계인장하중 47 [그림 3.4] Faella가 수행한 T-stub 실험체 TS14 형상 48 [표 1.1] T-stub 실험체의 기하학적 변수 5 [표 2.1] T-stub 실험체의 재료적 물성값 8 [표 2.2] T-stub 실험체의 초기인장강성 및 소성인장강성 회귀분석 값 20 [표 3.1] Yang의 초기강성 해석모델에 필요한 변수 값 41 [표 3.2] T-stub 실험체의 초기강성 값 비교 42 [표 3.3] T-stub 실험체의 한계인장변위 값 비교 43 [표 3.4] 각 해석모델의 한계인장변위에 대응하는 T-stub 실험체의 한계인장하중 값 44 [표 3.5] 각 해석모델의 한계인장변위에 대응하는 T-stub 해석모델의 한계인장하중 값 비교 45 [표 3.6] Faella의 TS14 실험체로부터 얻은 초기인장강성 값 비교 49
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23256
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College of Engineering(공과대학) > Architectural Engineering(건축공학) > Theses(건축공학 석박사 학위논문)
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