중심 압축력을 받는 H형강 기둥 베이스플레이트 설계에 대한 연구
A Study on the Design of H-Section Steel Column Baseplate
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이승준 교수님
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 2006. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 건축학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문은 중심 축하중을 받는 H형강 기둥 베이스플레이트의 설계방법의 적정성을 조사하기 위하여 실험적 연구와 해석적 연구를 수행하였다. 10개의 주각부 시험체를 제작하여 실험을 실시하였으며 유한요소해석법을 이용하여 베이스플레이트의 두께에 따른 지압응력의 분포와 설계방법의 적정성을 분석하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 베이스플레이트 두께에 따라 지압응력은 비등분포하게 발생하였으며 등분포 지압응력의 가정은 베이스플레이트의 두께가 얇을수록 적절하지 않았으며 두께가 얇을수록 H형강 기둥단면 하부에 응력이 집중하는 현상을 보였다. 2) 강구조 한계상태 설계기준에서 정한 최대지압응력은 작은 하중에서는 유효하였으나 하중이 증가할수록 설계식의 최대지압응력보다 더 큰 지압응력의 분포가 나타났다. 3) 등분포한 지압응력으로 가정한 기존의 설계방법을 유한요소해석모델과 비교한 결과 기존의 설계 방법은 두꺼운 베이스플레이트를 결정하여 비경제적인 것으로 나타났다.
more목차
제 1 장 서론
1.1 연구배경 및 목적................................ 1
1.2 기존연구의 동향 및 베이스플레이트 설계법에 대한 배경.. 2
1.3 연구의 내용 및 방법............................ 3
1.3.1 문헌조사............................................. 3
1.3.2 실험적 연구......................................... 4
1.3.3 Ansys를 이용한 해석적 연구.................. 4
1.3.4 해석적 연구와 설계식과의 비교............... 4
제 2 장 이론적 배경
2.1 강재(steel)의 기계적 특성................... 5
2.1.1 응력-변형도 곡선................................. 5
2.1.2 탄성계수............................................. 7
2.1.3 전단탄성계수....................................... 7
2.1.4 변형도 경화계수................................... 7
2.1.5 항복비................................................ 8
2.1.6 연성과 연신율...................................... 8
2.1.7 인성과 노치 인성.................................. 8
2.1.8 충격강도............................................. 8
2.1.9 경도................................................... 8
2.1.10 용접성............................................... 9
2.2 SM490 강재의 기계적 특성................... 9
2.3 콘크리트의 기계적 특성...................... 9
2.4 베이스 플레이트 설계식....................... 10
2.4.1 AISC ASD 9th Method(외측 캔틸레버)...... 10
2.4.2 AISC ASD 9th Method(내측캔틸레버)....... 12
2.4.3 S. Ahmed and R.R. Kreps...................... 14
2.4.4 Thornton Method(I)............................... 15
2.4.5 Thornton Method(II).............................. 16
2.4.6 LSD 설계............................................. 18
제 3 장 실험적 연구
3.1 일반사항......................................... 25
3.2 시험체의 제작 및 특성....................... 27
3.2.1 강재의 특성...................................... 27
3.2.2 콘크리트의 특성................................ 28
3.2.3 그라우팅.......................................... 30
3.2.4 스트레인 게이지 및 LVDT 위치계획...... 31
3.2.5 실험장치.......................................... 32
3.3 실험결과......................................... 33
3.3.1 CH-A 계열........................................ 33
3.3.2 CH-B 계열........................................ 35
3.3.3 CH-A, CH-B 계열 최대실험하중........... 37
3.3.4 CH-A,S,T 계열의 비교........................ 38
제 4 장 해석적 연구
4.1 ANSYS를 이용한 유한요소 해석의 일반사항... 40
4.2 ANSYS 모델링의 기본 개념......................... 41
4.3 해석 모델의 주요정수................................. 42
4.4 해석 모델의 경계조건................................. 43
4.5 해석 결과 및 실험결과와의 비교................... 44
4.5.1 일반사항................................................. 44
4.5.2 스트레인 비교.......................................... 44
4.5.3 지압응력의 분포....................................... 47
제 5 장 해석과 설계식의 검토
5.1 설계식 검토.......................................... 52
5.2 유효면적과 최대지압응력........................ 53
5.3 강구조 한계상태 설계법의 적정성검토....... 57
제 6 장 결 론 ...................................... 59
제 7 장 참고문헌 .................................. 60
