KR100982296B1 - Self Centering Connection System of Steel Beam and Column - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초기 강성을 저감시키지 않고 소성변형 후 잔류변형을 없애면서 우수한 에너지 흡수능력을 갖는 철골 보와 기둥의 접합부 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a joint structure of steel beams and columns having excellent energy absorption capacity while eliminating residual deformation after plastic deformation without reducing initial stiffness.

본 발명의 적적한 실시 형태에 따르면 철골 기둥과, 단부판이 접합된 철골 보와, 상기 철골 기둥과 상기 철골 보의 단부판을 관통하도록 설치되어 상기 철골 기둥의 양측에 상기 철골 보를 비부착 접합하며 볼트와 너트 그리고 와셔로 구성되는 복수의 볼트체결수단과, 상기 복수의 볼트체결수단에 각각 삽입되어 횡력에 의해 철골 보와 기둥의 접합부에 발생하는 잔류변형을 없애고 에너지를 흡수하는 복수의 코일 스프링을 포함하며, 상기 볼트체결수단의 볼트는 양단에 나사가 가공된 양나사 볼트이고 상기 철골 기둥의 양측 플랜지와 철골 보의 단부판을 모두 관통하도록 설치되며, 상기 양나사 볼트에는 각각 너트가 결합되고, 상기 와셔는 너트에 각각 접하는 제 1 와셔와 제 2 와셔로 구성되며, 상기 코일 스프링은 철골 보의 단부판과 제 1 와셔 그리고 제 2 와셔 사이에 각각 설치되고, 상기 양나사 볼트는 2개로 분할되고 그 중 어느 하나의 일측에 구형 확대부를 형성하고 다른 하나의 일측에 상기 구형 확대부를 수용하는 홈이 형성된 반구형 확대부를 형성하여 상기 구형 확대부가 반구형 확대부에 끼워맞춤하여 회전 가능하게 접합되며 그 접합부는 상기 철골 기둥의 양측 플랜지 사이에 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 철골 보와 기둥의 셀프센터링 접합부 구조가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention, the steel frame pillar, the steel plate beam is joined to the end plate, and installed to penetrate the steel plate and the end plate of the steel frame beam non-attach to the steel beam beam on both sides of the steel frame pillar and A plurality of bolt fastening means composed of a nut and a washer, and a plurality of coil springs inserted into the plurality of bolt fastening means, respectively, to absorb residual energy while eliminating residual deformation occurring at the junction between the steel beam and the column by lateral force; The bolts of the bolt fastening means are both threaded bolts screwed at both ends and installed to penetrate both the flanges of the steel column and the end plate of the steel beams, and the nuts are coupled to the both threaded bolts, respectively. Is composed of a first washer and a second washer in contact with the nut, respectively, and the coil spring comprises an end plate and a first washer of the steel beam. Respectively installed between the second washers, and the two-screw bolts are divided into two, forming a spherical enlarged portion on one side thereof, and a hemispherical enlarged portion formed with a groove for accommodating the spherical enlarged portion on the other side thereof. The spherical enlarged portion is fitted to the hemispherical enlarged portion to be rotatably joined, the joint portion is provided between the self-centering joint structure of the steel beam and the pillar, characterized in that positioned between the two flanges of the steel column.

셀프 센터링, SC 시스템, 철골 기둥, 철골 보, 접합부, 모멘트 골조 Self-Centering, SC Systems, Steel Columns, Steel Beams, Connections, Moment Frames

Description

철골 보와 기둥의 셀프센터링 접합부 구조{Self Centering Connection System of Steel Beam and Column} Self-centering connection system of steel beams and columns {Self Centering Connection System of Steel Beam and Column}

본 발명은 철골 보와 기둥의 접합부 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초기 강성을 저감시키지 않고 소성변형 후 잔류변형을 없애면서 우수한 에너지 흡수능력을 갖는 철골 보와 기둥의 접합부 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a joint structure of a steel beam and a column, and more particularly, to a joint structure of a steel beam and a column having excellent energy absorbing capacity while eliminating residual deformation after plastic deformation without reducing initial stiffness.

최근 국내에서도 가까운 미래에 발생가능한 대규모 지진에 대한 대책 마련의 중요성이 고조되고 있으며 세계각지에서의 대규모 지진 발생은 국내 건물의 지진에 대한 대책의 중요성을 보다 크게 인식시키는 계기가 되어 종래의 국내 내진설계기준을 전면적으로 재평가 정립한 기준을 발표하여 시행하고 있다. 주요 구조형식 중에서 횡하중에 대해 저항해야 되는 철골 모멘트 골조는 특히 보와 기둥 접합부 강도와 강성의 확보가 무엇보다도 중요하다. 미국에서는 철골 모멘트 골조에 대한 접합부의 강도 및 강성을 증가시키기 위한 연구가 오랫동안 진행되어 왔으며 Northridge 지진 피해 이후 특수 철골 모멘트 구조의 접합부(ANSI/AISC 358-05)에 대한 기본적인 요구조건을 다음과 같이 크게 두 가지 개념으로 구분하여 적용하였다. 도 5와 같이 접합부 일부를 약하게 하여 변형이 집중되도록 하는 방법과 도 6 과 같이 접합부를 강하게 보강하는 방법이 그것이다.In recent years, the importance of preparing countermeasures against large-scale earthquakes that can occur in the near future is heightening, and the occurrence of large-scale earthquakes in various parts of the world has become an opportunity to recognize the importance of countermeasures against earthquakes in domestic buildings. The standard has been announced and implemented in full reevaluation of the standard. Among the major structural types, steel moment frames, which must resist lateral loads, are particularly important to secure the strength and rigidity of beam and column connections. In the United States, studies to increase the strength and stiffness of joints for steel moment frames have been underway for a long time, and the basic requirements for special steel moment structure joints (ANSI / AISC 358-05) after the Northridge earthquake have been greatly increased as follows: Two concepts were applied. As shown in FIG. 5, there is a method of weakening a part of the joint to concentrate deformation, and a method of strongly reinforcing the joint as shown in FIG. 6.

하지만 이러한 철골 모멘트 골조에서 접합부 보강으로 인한 상세가 복잡할 뿐만 아니라 응력 흐름이 명확하지 않아 구조설계에 큰 어려움이 있고 접합부 검사가 요구되어 결국 시공비용을 상승시키는 요인이 된다. 또한 대규모 지진으로 구조물이 큰 횡력을 받아 소성변형을 할 경우 잔류변형으로 인해 구조체에 엄청난 보수 보강 비용이 소요되며 지진 이후의 구조물 거동을 예측하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 점에 착안하여 초기강성을 저감시키지 않고 소성변형 후 잔류변형을 없애면서 우수한 에너지 흡수능력을 갖는 시스템이 제안되기 시작하였으며 그 중의 하나가 바로 셀프센터링 시스템(이하 "SC 시스템'이라 한다)이다.However, not only the details due to joint reinforcement in the steel moment frame are complicated, but the stress flow is not clear, so there is a great difficulty in structural design, and the joint inspection is required, which in turn increases the construction cost. In addition, when a structure is subjected to plastic deformation due to a large earthquake, a huge earthquake reinforces the structure due to residual deformation, and it is difficult to predict the structure behavior after the earthquake. With this in mind, a system with excellent energy absorption capacity has been started to be proposed without reducing the initial stiffness and eliminating residual strain after plastic deformation, and one of them is a self-centering system (hereinafter referred to as "SC system").

Northridge 지진 피해 이후 제시된 접합부는 도 7과 같이 소성변형 이후 잔류변형이 남게 되지만 SC 시스템은 동적 운동방정식의 댐핑항을 고려하여 도 8과 같이 강성은 줄이지 않고 잔류변형이 남지 않는 시스템을 구축하고자 하는 것이 기본 개념이다.The joints presented after the Northridge earthquake damage remain residual deformation after plastic deformation as shown in Fig. 7, but the SC system is intended to build a system that does not reduce the stiffness and does not remain as shown in Fig. 8 in consideration of the damping term of the dynamic equation. Basic concept.

종래 SC 시스템은 철골 기둥과 보로 구성된 모멘트 골조, 강선(Tendons), 마찰 완충장치(Friction Damper)로 구성되며 도 9에 개략적으로 나타낸 바와 같이 보가 기둥에 비부착 접합되고 강선이 설치되면 도 10과 같이 SC 시스템 거동을 보이게 되는 것이다. 즉, 강성은 저감시키지 않으면서 잔류변형을 없애고 또한 에너지 흡수능력을 지니는 SC 시스템을 만들 수 있게 된다.Conventional SC system is composed of a steel frame pillars and beams of moment frame, steel (Tendons), friction damper (Friction Damper), as shown in Figure 9 is non-bonded to the beam pillars, as shown in Figure 10 It will show the SC system behavior. That is, it is possible to make an SC system that eliminates residual strain and has energy absorption capacity without reducing stiffness.

이와 같이 모멘트 골조, 강선, 마찰 완충장치로 구성되는 SC 시스템의 경우 동일 레벨의 여러 보-기둥 접합부에 강선을 관통시킨 후 긴장하여 위와 같은 효과 를 얻었다. 그러나 접합부가 동일 레벨에 있지 않는 경우 내부에 정착부를 두어야 하기 때문에 내진 효과가 떨어진다고 볼 수 있다. 또한 현장 시공시 접합부에 강선을 관통시킨 다음 동시 긴장하기 때문에 임시 고정장치가 필요하고 별도의 긴장장치가 필요하다. As such, the SC system composed of moment frame, steel wire, and friction damper penetrated the steel wire at several beam-column joints of the same level and was tensioned to obtain the above effect. However, if the joints are not at the same level, the seismic effect is reduced because the fixing unit must be placed inside. In addition, since the steel wire penetrates the joints at the time of site construction and simultaneously tensions, a temporary fixing device is required and a separate tension device is required.

본 발명이 해결하고 하는 과제는 보-기둥 접합부가 동일 레벨에 있지 않더라도 충분한 내진 효과가 달성되며 긴장작업이 필요 없어 시공이 간편한 SC 시스템을 제공하는데 있다. The problem to be solved by the present invention is to provide an SC system that is easy to construct because a sufficient seismic effect is achieved even if the beam-column joint is not at the same level and does not require tension work.

본 발명의 적적한 실시 형태에 따르면 철골 기둥과, 단부판이 접합된 철골 보와, 상기 철골 기둥과 상기 철골 보의 단부판을 관통하도록 설치되어 상기 철골 기둥의 양측에 상기 철골 보를 비부착 접합하며 볼트와 너트 그리고 와셔로 구성되는 복수의 볼트체결수단과, 상기 복수의 볼트체결수단에 각각 삽입되어 횡력에 의해 철골 보와 기둥의 접합부에 발생하는 잔류변형을 없애고 에너지를 흡수하는 복수의 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 철골 보와 기둥의 셀프센터링 접합부 구조가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the steel frame pillar, the steel plate beam is joined to the end plate, and installed to penetrate the steel plate and the end plate of the steel frame beam non-attach to the steel beam beam on both sides of the steel frame pillar and A plurality of bolt fastening means consisting of a nut and a washer, and a plurality of coil springs respectively inserted into the plurality of bolt fastening means to remove the residual deformation occurring at the junction between the steel beams and the column by the lateral force and absorbs energy Self-centering joint structure of the steel beam and the pillar is provided.

이때, 상기 철골 기둥과 철골 보는 H형 단면을 갖는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the steel frame and the steel frame has an H-shaped cross section.

그리고 상기 볼트체결수단의 볼트는 머리 달린 볼트이고 상기 철골 보의 단부판과 철골 기둥의 일측 플랜지를 관통하도록 각각 결합되며, 상기 와셔는 볼트 머리에 접하는 제 1 와셔와 너트에 접하는 제 2 와셔로 구성되며, 상기 코일 스프링은 철골 보의 단부판과 제 1 와셔 그리고 제 2 와셔 사이에 각각 설치될 수 있다.And the bolt of the bolt fastening means is a head bolt and is coupled to penetrate through the flange of one side of the steel plate and the end plate of the steel beam, the washer consists of a first washer in contact with the bolt head and a second washer in contact with the nut The coil spring may be installed between the end plate and the first washer and the second washer of the steel beam.

또한, 상기 볼트체결수단의 볼트는 양단에 나사가 가공된 양나사 볼트이고 상기 철골 기둥의 양측 플랜지와 철골 보의 단부판을 모두 관통하도록 설치되며, 상기 양나사 볼트에는 각각 너트가 결합되고, 상기 와셔는 너트에 각각 접하는 제 1 와셔와 제 2 와셔로 구성되며, 상기 코일 스프링은 철골 보의 단부판과 제 1 와셔 그리고 제 2 와셔 사이에 각각 설치될 수 있다.In addition, the bolt of the bolt fastening means is a screw threaded threaded at both ends and is installed so as to pass through both the flange of the steel column and the end plate of the steel beam, the nut is coupled to each of the two screw bolt, The washer consists of a first washer and a second washer, which are in contact with the nut, respectively, and the coil spring may be installed between the end plate of the steel beam and the first washer and the second washer, respectively.

또한, 상기 양나사 볼트는 2개로 분할되고 그 중 어느 하나의 일측에 구형 확대부를 형성하고 다른 하나의 일측에 상기 구형 확대부를 수용하는 홈이 형성된 반구형 확대부를 형성하여 상기 구형 확대부가 반구형 확대부에 끼워맞춤하여 회전 가능하게 접합되며 그 접합부는 상기 철골 기둥의 양측 플랜지 사이에 위치하도록 할 수 있다.In addition, the two-screw bolt is divided into two and formed a spherical enlarged portion formed on the one side of the spherical enlarged portion and the other side is formed a hemispherical enlarged portion formed with a groove for receiving the spherical enlarged portion so that the spherical enlarged portion in the hemispherical enlarged portion The fitting may be rotatably joined and the joint may be positioned between both flanges of the steel column.

또한, 상기 양나사 볼트는 2개로 분할되고 그 중 어느 하나의 일측에 아이를 형성하고 다른 하나의 일측에 포크를 형성하여 핀으로 서로 연결시키며 그 접합부는 상기 철골 기둥의 양측 플랜지 사이에 위치하도록 할 수 있다.In addition, the two-screw bolt is divided into two and form an eye on one side of the one side and a fork on one side of the other to be connected to each other by a pin so that the joint is located between the two flanges of the steel column Can be.

본 발명에 따르면 보-기둥 접합부가 동일 레벨에 있지 않더라도 충분한 내진 효과가 달성되며 기존의 볼트를 이용한 접합방법과 동일하기 때문에 긴장작업이 필요 없어 시공이 간편한 새로운 형식의 SC 시스템을 제공한다.According to the present invention, even if the beam-column joint is not at the same level, a sufficient seismic effect is achieved, and the same method as the conventional bolting method provides a new type of SC system that is easy to install because there is no need for tension work.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철골 보-기둥 셀프센터링 접합부를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 결합상태의 정면도이며, 도 1c는 볼트접합수단에 코일 스프링이 삽입되는 상태를 나타낸 분해사시도이다.Figure 1a is a perspective view showing a steel beam-column self-centering joint according to a first embodiment of the present invention, Figure 1b is a front view of the coupling state, Figure 1c is an exploded perspective view showing a state in which the coil spring is inserted into the bolt joint means to be.

도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 셀프센터링 접합부는 철골 기둥(10)과, 철골 기둥(10)의 양측 플랜지(11)(12)에 접합되는 한 쌍의 철골 보(20a)(20b)와, 철골 기둥(10)에 철골 보(20a)(20b)들을 접합시키는 복수의 볼트접합수단(30)과, 볼트접합수단(30)에 각각 삽입되는 복수의 코일 스프링(40)으로 구성된다.Referring to the drawings, the self-centering joint according to the present embodiment is a pair of steel beams (10a), and a pair of steel beams (20a, 20b) joined to both flanges (11) 12 of the steel column (10) , A plurality of bolt joint means 30 for joining the steel beams (20a, 20b) to the steel column (10), and a plurality of coil springs 40 respectively inserted into the bolt joint means (30).

도면에서는 철골 기둥(10)과 철골 보(20a)(20b)는 H형강으로 도시하였으나 그 이외에 H형 단면을 갖도록 조립된 것이 사용될 수도 있다. In the drawings, the steel column 10 and the steel beams (20a, 20b) is shown as H-shaped steel, but other than that assembled to have an H-shaped cross section may be used.

철골 기둥(10)의 양측 플랜지(11)(12)에 접합되는 철골 보(20a)(20b)의 단부에는 단부판(End Plate, 21)이 접합되어 있고 이 단부판(21)에는 볼트가 삽입되도록 복수의 구멍(미도시)이 천공되어 있다.End plates 21 are joined to ends of the steel beams 20a and 20b joined to both flanges 11 and 12 of the steel column 10, and bolts are inserted into the end plates 21. A plurality of holes (not shown) are perforated as much as possible.

철골 보(20a)(20b)는 철골 기둥(10)에 볼트, 너트 및 와셔로 구성되는 볼트접합수단(30)에 의해 접합된다. 본 실시 예에서 볼트는 머리 달린 볼트이다. 이 머리 달린 볼트(311)에 제 1 와셔(312)와 코일 스프링(40)을 끼운 다음 철골 기둥(10)의 일측 플랜지(11)와 그에 접하는 철골 보(20a)의 단부판(21)을 관통시켜 제 2 와셔(313)를 끼우고 너트(314)로 죄며 또한 철골 기둥(10)의 타측 플랜지(12)와 그에 접하는 철골 보(20b)의 단부판(21)을 제 1 와셔(312)와 코일 스프링(40)을 끼운 머리 달린 볼트(311)로 관통시켜 제 2 와셔(313)를 끼우고 너트(314)로 죄어 철골 기둥(10)의 양측 플랜지에 철골 보(20a)(20b)를 접합한다. The steel beams 20a and 20b are joined to the steel column 10 by bolt joining means 30 composed of bolts, nuts and washers. In this embodiment, the bolt is a head bolt. The first washer 312 and the coil spring 40 are fitted to the head bolt 311, and then penetrates one flange 11 of the steel column 10 and the end plate 21 of the steel beam 20a that is in contact with the head bolt 311. Insert the second washer 313 and tighten the nut 314 and the other flange 12 of the steel column 10 and the end plate 21 of the steel beam 20b which is in contact with the first washer 312. Penetration through the head bolt 311 with the coil spring 40 fitted to the second washer 313 and tightened with a nut 314 to join the steel beams (20a, 20b) to both flanges of the steel column (10) do.

이에 따라 평상시 철골 보로부터 전달되는 하중(휨모멘트와 전단력)은 볼트 접합에 의해 철골 기둥으로 전달되고 지진하중 등에 의해 수평력을 받으면 수평력에 따라 볼트에 삽입된 코일 스프링이 작용하여 보-기둥 접합부가 벌어지면서 에너지를 흡수하고 수평력이 제거되면 코일 스프링의 복원력에 의해 접합부가 다시 원위치로 회복된다. 다시 말해서 본 실시 예에 따른 보-기둥 접합부는 초기 강성을 저감시키지 않고 소성변형 후 잔류변형을 없애면서 우수한 에너지 흡수능력을 갖는다.Accordingly, the loads (bending moments and shear forces) transmitted from the steel beams are usually transferred to the steel column by bolted joints, and when the horizontal force is received by earthquake loads, the coil spring inserted into the bolts acts according to the horizontal forces, resulting in the beam-column joint opening. When the energy is absorbed and the horizontal force is removed, the joint is restored to its original position by the restoring force of the coil spring. In other words, the beam-column junction according to the present embodiment has excellent energy absorption capacity while eliminating residual deformation after plastic deformation without reducing initial rigidity.

도 2a는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 철골 보-기둥 셀프센터링 접합부를 나타낸 분해사시도이고, 도 2b는 결합상태의 정면도이며, 도 2c는 볼트접합수단에 코일 스프링이 삽입되는 상태를 나타낸 분해사시도이다.Figure 2a is an exploded perspective view showing a steel beam-column self-centering joint according to a second embodiment of the present invention, Figure 2b is a front view of the coupling state, Figure 2c is an exploded view showing a state in which the coil spring is inserted into the bolt joint means Perspective view.

본 실시 예의 경우도 전술한 실시 예와 동일하게 평상시 철골 보로부터 전달되는 하중은 볼트 접합에 의해 철골 기둥으로 전달되고 수평력을 받으면 수평력에 따라 볼트에 삽입된 코일 스프링이 작용하여 접합부가 벌어지면서 에너지를 흡수한다.In the case of the present embodiment, as in the above-described embodiment, the load transmitted from the steel beam is normally transferred to the steel column by the bolt joint, and when the horizontal force is applied, the coil spring inserted into the bolt is acted upon according to the horizontal force, thereby expanding energy. Absorb.

그러나 본 실시 예에서 볼트는 양단에 나사가 가공된 양나사 볼트(321)이고 철골 기둥(10)의 양측 플랜지(11)(12)와 철골 보(20a)(20b)의 단부판(21)을 모두 관통하도록 설치된다. 그리고 양나사 볼트(321)에는 각각 너트(324)가 결합되고, 와셔는 너트(324)에 각각 접하는 제 1 와셔(322)와 제 2 와셔(323)로 구성되며, 코일 스프링(40)은 철골 보(20a)(20b)의 단부판(21)과 제 1 와셔(322) 그리고 제 2 와셔(323) 사이에 각각 설치된다.However, in this embodiment, the bolt is a threaded bolt 321 on both ends of the bolt and the two flanges 11 and 12 of the steel column 10 and the end plate 21 of the steel beams 20a and 20b. It is installed to penetrate all. A nut 324 is coupled to each of the two screw bolts 321, and a washer includes a first washer 322 and a second washer 323, each of which is in contact with the nut 324, and the coil spring 40 is steel frame. It is provided between the end plate 21, the first washer 322, and the second washer 323 of the beams 20a and 20b, respectively.

한편, 아래의 실시 예들은 전술한 실시 예들과 동일하게 평상시 철골 보로부 터 전달되는 하중은 볼트 접합에 의해 철골 기둥으로 전달되고 수평력을 받으면 수평력에 따라 볼트에 삽입된 코일 스프링이 작용하여 접합부가 벌어지면서 에너지를 흡수한다. 더불어 상하부 진동에 대해서도 접합부가 변형을 흡수하도록 한다.On the other hand, the following embodiments are the same as the above-described embodiments, the load transmitted from the usual steel beam is transferred to the steel column by the bolt joint and when the horizontal force is applied to the coil spring inserted into the bolt according to the horizontal force to open the joint Absorb and absorb energy. In addition, the upper and lower vibrations to the junction to absorb the deformation.

제3a는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 철골 보-기둥 셀프센터링 접합부를 나타낸 사시도이고, 도 3b는 결합상태의 정면도이며, 도 3c는 볼트접합수단에 코일 스프링이 삽입되는 상태를 나타낸 분해사시도이다.3a is a perspective view showing a steel beam-column self-centering joint according to a third embodiment of the present invention, FIG. 3b is a front view of a coupling state, and FIG. 3c is an exploded perspective view showing a state in which a coil spring is inserted into a bolt joint unit. to be.

본 실시 예에서는 보-기둥 접합부에 가해지는 상하부 진동에 대해 접합부가 변형하도록 볼트를 2개로 분할하고 자유롭게 회전 가능하도록 접합하였다.In this embodiment, the bolt is divided into two and the joint is freely rotated so as to deform the joint against the upper and lower vibrations applied to the beam-column joint.

즉, 철골 기둥(10)에 철골 보(20a)(20b)를 접합시키는 볼트는 2개로 분할되고 회전 가능하게 접합된 양나사 볼트(331)로 구성된다. 즉, 2개로 분할된 볼트 중 어느 하나(331a)의 일측에 구형 확대부(331b)를 형성하고 다른 하나(331c)의 일측에 상기 구형 확대부(331b)를 수용하는 홈(331d)이 형성된 반구형 확대부(331e)를 형성하여 상기 구형 확대부(331b)가 반구형 확대부(331e)에 끼워맞춤하여 회전 가능하게 접합된다. 이때, 구형 확대부(331b)와 반구형 확대부(331e)의 접합은 철골 기둥(10)의 양측 플랜지(11)(12) 사이에 위치하도록 한다. In other words, the bolts for joining the steel beams 20a and 20b to the steel column 10 are divided into two screw bolts 331 which are rotatably joined. That is, a hemispherical shape in which a spherical enlarged portion 331b is formed at one side of one of the two bolts 331a and a groove 331d is formed at one side of the other 331c to accommodate the spherical enlarged portion 331b. An enlarged portion 331e is formed so that the spherical enlarged portion 331b is fitted to the hemispherical enlarged portion 331e to be rotatably joined. At this time, the spherical enlarged portion 331b and the hemispherical enlarged portion 331e are joined to each other between the flanges 11 and 12 of the steel column 10.

접합방법은 본 실시 예에 따른 2개로 분할되어 회전 가능하게 접합된 양나사 볼트(331)를 철골 기둥(10)의 양측 플랜지(11)(12)와 철골 보(20a)(20b)의 단부판(21)을 모두 관통하도록 설치된다. 그리고 양나사 볼트(331)에는 각각 너트(334)가 결합되고, 와셔는 너트(334)에 각각 접하는 제 1 와셔(332)와 제 2 와셔(333)로 구성되며, 코일 스프링(40)은 철골 보(20a)(20b)의 단부판(21)과 제 1 와셔(322) 그리고 제 2 와셔(323) 사이에 각각 설치된다.In the joining method, the two-screw bolts 331, which are divided into two and rotatably joined, according to the present embodiment, end plates of both flanges 11 and 12 and the steel beams 20a and 20b of the steel column 10. It is installed to penetrate all 21. A nut 334 is coupled to each of the two-bolt bolts 331, and a washer includes a first washer 332 and a second washer 333, which respectively contact the nut 334, and the coil spring 40 is steel frame. It is provided between the end plate 21, the first washer 322, and the second washer 323 of the beams 20a and 20b, respectively.

제4a는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 철골 보-기둥 셀프센터링 접합부를 나타낸 사시도이고, 도 4b는 결합상태의 정면도이며, 도 4c는 볼트접합수단에 코일 스프링이 삽입되는 상태를 나타낸 분해사시도이다.4a is a perspective view showing a steel beam-column self-centering joint according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 4b is a front view of a coupling state, and FIG. 4c is an exploded perspective view showing a state in which a coil spring is inserted into a bolt joint unit. to be.

본 실시 예는 전술한 제 3 실시 예와 동일하게 기둥-보 접합부에 가해지는 상하부 진동에 대해 접합부가 변형하며 볼트를 2개로 분할하고 서로 힌지 접합하였다.In this embodiment, as in the third embodiment described above, the joint is deformed with respect to the vertical vibration applied to the column-beam joint, the bolt is divided into two, and hinged to each other.

그러나 그 접합구조가 서로 다른데, 2개로 분할된 양나사볼트 중 어느 하나(341a)의 일측에 아이(341c)를 형성하고 다른 하나(341b)의 일측에 포크(341d)를 형성하여 핀(341e)으로 서로 연결시킨다. However, the joint structure is different from each other, and the eye 341c is formed on one side of one of the two screw bolts divided into two, and the fork 341d is formed on one side of the other 341b. To connect with each other.

접합방법은 본 실시 예에 따른 2개로 분할되어 힌지 접합된 양나사 볼트(341)를 철골 기둥(10)의 양측 플랜지(11)(12)와 철골 보(20a)(20b)의 단부판(21)을 모두 관통하도록 설치된다. 그리고 양나사 볼트(341)에는 각각 너트(344)가 결합되고, 와셔는 너트(344)에 각각 접하는 제 1 와셔(342)와 제 2 와셔(343)로 구성되며, 코일 스프링(40)은 철골 보(20a)(20b)의 단부판(21)과 제 1 와셔(342) 그리고 제 2 와셔(343) 사이에 각각 설치된다.In the joining method, the two-screw bolts 341 which are divided into two hinges according to the present embodiment are hinged to both side flanges 11 and 12 of the steel column 10 and end plates 21 of the steel beams 20a and 20b. ) Are installed to penetrate all of them. A nut 344 is coupled to each of the two-bolt bolts 341, and a washer includes a first washer 342 and a second washer 343, which respectively contact the nut 344, and the coil spring 40 is steel frame. It is provided between the end plates 21, the first washer 342, and the second washer 343 of the beams 20a and 20b, respectively.

상술한 제 3, 4 실시 예들의 경우 기둥-보 접합부에 가해지는 상하부 진동에 대해 접합부가 변형한 후 스프링 작용에 의해 진동이 멈춘 후 철골 보가 제자리도 돌아오게 된다.In the above-described third and fourth embodiments, the steel beam is returned to its original position after the vibration is stopped by the spring action after the joint is deformed with respect to the upper and lower vibrations applied to the column-beam joint.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 철골 기둥-보 접합부의 경우 보- 기둥 접합부가 동일 레벨에 있지 않더라도 충분한 내진 효과가 달성되며 기존의 볼트를 이용한 접합방법과 동일하기 때문에 긴장작업이 필요 없어 시공이 간편하다.As described above, in the case of the steel column-beam joint according to the present invention, even if the beam-column joint is not at the same level, a sufficient seismic effect is achieved, and the construction is unnecessary because it is the same as the conventional bolting method. easy.

위에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않고 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.The present invention has been described above in detail by using an embodiment. The presented embodiments are exemplary and can be made by those skilled in the art to various modifications and modifications to the disclosed embodiments without departing from the spirit of the present invention. The scope of the invention is not limited by these modifications and variations, but only by the claims appended below.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철골 보-기둥 셀프센터링 접합부를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 결합상태의 정면도이며, 도 1c는 볼트접합수단에 코일 스프링이 삽입되는 상태를 나타낸 분해사시도이다.Figure 1a is a perspective view showing a steel beam-column self-centering joint according to a first embodiment of the present invention, Figure 1b is a front view of the coupling state, Figure 1c is an exploded perspective view showing a state in which the coil spring is inserted into the bolt joint means to be.

도 2a는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 철골 보-기둥 셀프센터링 접합부를 나타낸 사시도이고, 도 2b는 결합상태의 정면도이며, 도 2c는 볼트접합수단에 코일 스프링이 삽입되는 상태를 나타낸 분해사시도이다.Figure 2a is a perspective view showing a steel beam-column self-centering joint according to a second embodiment of the present invention, Figure 2b is a front view of the coupling state, Figure 2c is an exploded perspective view showing a state in which the coil spring is inserted into the bolt joint means to be.

도 3a는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 철골 보-기둥 셀프센터링 접합부를 나타낸 사시도이고, 도 3b는 결합상태의 정면도이며, 도 3c는 볼트접합수단에 코일 스프링이 삽입되는 상태를 나타낸 분해사시도이다. Figure 3a is a perspective view showing a steel beam-column self-centering joint according to a third embodiment of the present invention, Figure 3b is a front view of the coupling state, Figure 3c is an exploded perspective view showing a state in which the coil spring is inserted into the bolt joint means to be.

도 4a는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 철골 보-기둥 셀프센터링 접합부를 나타낸 사시도이고, 도 4b는 결합상태의 정면도이며, 도 4c는 볼트접합수단에 코일 스프링이 삽입되는 상태를 나타낸 분해사시도이다. Figure 4a is a perspective view showing a steel beam-column self-centering joint according to a fourth embodiment of the present invention, Figure 4b is a front view of the coupling state, Figure 4c is an exploded perspective view showing a state in which the coil spring is inserted into the bolt joint means to be.

도 5는 접합부의 일부를 약하게 하여 변형이 집중되도록 하는 철골 모멘트 구조의 접합부(ANSI/AISC 358-05)를 나타낸 사시도이다.FIG. 5 is a perspective view showing a joint (ANSI / AISC 358-05) of a steel moment structure in which a portion of the joint is weakened so that deformation is concentrated.

도 6은 접합부를 강하게 보강하는 철골 모멘트 구조의 접합부(ANSI/AISC 358-05)를 나타낸 사시도이다.6 is a perspective view showing the joint (ANSI / AISC 358-05) of the steel moment structure to strongly reinforce the joint.

도 7은 철골 모멘트 구조(ANSI/AISC 358-05)의 접합부의 이력거동을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the hysteretic behavior of the joint of the steel moment structure (ANSI / AISC 358-05).

도 8은 SC 시스템의 이력거동을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the hysteresis behavior of the SC system.

도 9는 종래 SC 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.9 is a schematic perspective view of a conventional SC system.

도 10은 종래 SC 시스템의 거동 특성을 설명하는 그래프이다.10 is a graph illustrating behavior characteristics of a conventional SC system.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 철골 기둥과,Steel column, 단부판이 접합된 철골 보와,Steel beams with end plates joined together, 상기 철골 기둥과 상기 철골 보의 단부판을 관통하도록 설치되어 상기 철골 기둥의 양측에 상기 철골 보를 비부착 접합하며 볼트와 너트 그리고 와셔로 구성되는 복수의 볼트체결수단과,A plurality of bolt fastening means installed to penetrate through the end plate of the steel column and the steel beam and non-adhering the steel beam to both sides of the steel column and comprising bolts, nuts, and washers; 상기 복수의 볼트체결수단에 각각 삽입되어 횡력에 의해 철골 보와 기둥의 접합부에 발생하는 잔류변형을 없애고 에너지를 흡수하는 복수의 코일 스프링을 포함하며, And a plurality of coil springs inserted into the plurality of bolt fastening means, respectively, to absorb residual energy while eliminating residual deformation occurring at the junction between the steel beams and the pillars by lateral force, 상기 볼트체결수단의 볼트는 양단에 나사가 가공된 양나사 볼트이고 상기 철골 기둥의 양측 플랜지와 철골 보의 단부판을 모두 관통하도록 설치되며, The bolt of the bolt fastening means is a screw threaded threaded at both ends and is installed to penetrate both the flange of the steel column and the end plate of the steel beam, 상기 양나사 볼트에는 각각 너트가 결합되고, The nut is coupled to each of the two screw bolts, 상기 와셔는 너트에 각각 접하는 제 1 와셔와 제 2 와셔로 구성되며,The washer consists of a first washer and a second washer in contact with the nut, 상기 코일 스프링은 철골 보의 단부판과 제 1 와셔 그리고 제 2 와셔 사이에 각각 설치되고,The coil spring is installed between the end plate of the steel beam and the first washer and the second washer, respectively 상기 양나사 볼트는 2개로 분할되고 그 중 어느 하나의 일측에 구형 확대부를 형성하고 다른 하나의 일측에 상기 구형 확대부를 수용하는 홈이 형성된 반구형 확대부를 형성하여 상기 구형 확대부가 반구형 확대부에 끼워맞춤하여 회전 가능하게 접합되며 그 접합부는 상기 철골 기둥의 양측 플랜지 사이에 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 철골 보와 기둥의 셀프센터링 접합부 구조.The two-screw bolt is divided into two and forms a spherical enlarged portion on one side thereof, and a hemispherical enlarged portion formed with a groove for accommodating the spherical enlarged portion on one side thereof so that the spherical enlarged portion fits into the hemispherical enlarged portion. Self-centering joint structure of the steel beam and the pillar, characterized in that rotatably joined to the joint portion is located between both flanges of the steel pillar. 철골 기둥과,Steel column, 단부판이 접합된 철골 보와,Steel beams with end plates joined together, 상기 철골 기둥과 상기 철골 보의 단부판을 관통하도록 설치되어 상기 철골 기둥의 양측에 상기 철골 보를 비부착 접합하며 볼트와 너트 그리고 와셔로 구성되는 복수의 볼트체결수단과,A plurality of bolt fastening means installed to penetrate through the end plate of the steel column and the steel beam and non-adhering the steel beam to both sides of the steel column and comprising bolts, nuts, and washers; 상기 복수의 볼트체결수단에 각각 삽입되어 횡력에 의해 철골 보와 기둥의 접합부에 발생하는 잔류변형을 없애고 에너지를 흡수하는 복수의 코일 스프링을 포함하며, And a plurality of coil springs inserted into the plurality of bolt fastening means, respectively, to absorb residual energy while eliminating residual deformation occurring at the junction between the steel beams and the pillars by lateral force, 상기 볼트체결수단의 볼트는 양단에 나사가 가공된 양나사 볼트이고 상기 철골 기둥의 양측 플랜지와 철골 보의 단부판을 모두 관통하도록 설치되며, The bolt of the bolt fastening means is a screw threaded threaded at both ends and is installed to penetrate both the flange of the steel column and the end plate of the steel beam, 상기 양나사 볼트에는 각각 너트가 결합되고, The nut is coupled to each of the two screw bolts, 상기 와셔는 너트에 각각 접하는 제 1 와셔와 제 2 와셔로 구성되며,The washer consists of a first washer and a second washer in contact with the nut, 상기 코일 스프링은 철골 보의 단부판과 제 1 와셔 그리고 제 2 와셔 사이에 각각 설치되고,The coil spring is installed between the end plate of the steel beam and the first washer and the second washer, respectively 상기 양나사 볼트는 2개로 분할되고 그 중 어느 하나의 일측에 아이를 형성하고 다른 하나의 일측에 포크를 형성하여 핀으로 서로 연결시키며 그 접합부는 상기 철골 기둥의 양측 플랜지 사이에 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 철골 보와 기둥의 셀프센터링 접합부 구조.The two-screw bolt is divided into two, forming an eye on one side of them and forming a fork on one side of the other, connected to each other by a pin, and the joint is located between both flanges of the steel column Self-centering joint structure of steel beams and columns.
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