KR20080037435A - Rib reinforced endplate connection - Google Patents

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Abstract

A rib reinforced endplate connected part is provided to secure internal force and ductility of an endplate even if the thickness of the endplate is small, and to guide ductile fracture of the endplate stably by welding a reinforcing rib on an upper surface of a steel part and a projected surface of the endplate. A rib reinforced endplate connected part comprises a steel column(10), an endplate(30), and a steel beam(20). The endplate are combined with a column surface by bolts(35). An end of the steel beam is welded at the endplate. The endplate has a projected surface protruded to upper and lower surfaces of the steel beam. A reinforcing rib(40) is welded on an upper surface of the steel part and a projected surface of the endplate. An opening(50) is formed at the edge between the upper surface of the steel beam and the projected surface of the endplate.

Description

리브보강 엔드플레이트 접합부{Rib reinforced endplate connection}Rib reinforced endplate connection

도 1은 종래의 엔드플레이트 접합부와 그 파괴메커니즘의 다양한 양상을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating various aspects of a conventional end plate junction and its destruction mechanism.

도 2는 본 발명에 따른 리브보강 엔드플레이트 접합부와 그 파괴메커니즘을 도시한 도면이다.Figure 2 is a view showing the rib reinforcing end plate junction and its destruction mechanism according to the present invention.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 리브보강 엔드플레이트 접합부의 구조 성능을 보여주는 도면이다.3 and 4 is a view showing the structural performance of the rib reinforcing end plate joint according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 철골기둥 20: 철골보10: steel column 20: steel ball

30: 엔드플레이트 35: 볼트30: end plate 35: bolt

40: 보강리브 41: 노치40: reinforcing rib 41: notch

45, 50: 개구부45, 50: opening

본 발명은 리브보강 엔드플레이트 접합부에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔드플레이트의 두께를 작게 하면서도 내력 및 연성을 확보하여 엔드플레이트 연성파괴를 유도한 리브보강 엔드플레이트 접합부에 관한 것이다.The present invention relates to a rib reinforced end plate joint, and more particularly, to a rib reinforced end plate joint inducing end plate ductile fracture by securing the strength and ductility while reducing the thickness of the end plate.

미국의 노스리지 지진(1995)과 일본의 고베지진(1996) 이후 보항복으로 골조의 연성능력을 확보하는 구조개념이 일반화되고 있으며, 이를 바탕으로 접합부의 내진상세가 개발되고 있다. 철골구조의 접합부 내진상세에는 도 1(a)와 같은 엔드플레이트 접합부가 있으며, 엔드플레이트 접합부는 기존 용접 접합부를 대체할 수 있는 연성능력이 우수한 접합부이다. 특히, AISC와 FEMA-350에서는 엔드플레이트 접합부를 특별연성모멘트골조(SMF, special moment frame)의 성능을 발휘하는 접합부로 정의하고, 엔드플레이트 두께를 산정하는 방법을 제시하고 있다.Since the Northridge earthquake in the US (1995) and the Kobe earthquake in Japan (1996), the structural concept of securing the ductile capacity of the frame as a safety suit has been generalized, and the seismic details of the joints have been developed. In the seismic details of the steel joint structure, there is an end plate joint as shown in FIG. 1 (a), and the end plate joint is a joint having excellent ductility capable of replacing an existing weld joint. In particular, AISC and FEMA-350 define the end plate joint as a joint that exhibits the performance of a special moment frame (SMF), and present a method for calculating the end plate thickness.

도 1(b)는 엔드플레이트 접합부 설계에 고려되는 파괴메커니즘을 보여주는 도면으로, 엔드플레이트 접합부는 파괴양상에 따라 볼트파괴형(가), 보 항복형(나), 엔드플레이트 항복형(다)으로 구분하여 설계된다. 이중 볼트파괴형과 엔드플레이트 항복형은 공통적으로 보 붕괴의 바탕인 보의 전소성 상태를 확보할 수 없다는 문제점을 가진다. 나아가, 볼트파괴형은 볼트파괴에 의한 취성거동의 문제점을 가지며, 엔드플레이트 항복형은 엔드플레이트를 사용할 경우 보 플랜지와 엔드플레이트의 용접부가 찢어지는 현상으로 인해 보의 항복모멘트에 도달하지 못한 채 붕괴가 일어날 수 있으므로 접합부의 내력과 강성을 확보하기 위해 소정 두께 이상을 가지는 엔드플레이트를 필요로 한다는 문제점을 갖는다. 이런 문제점 때문에 일반 적으로는 보 항복형을 기반으로 설계가 이루어진다. Figure 1 (b) is a view showing the failure mechanism considered in the design of the end plate connection, the end plate connection is a bolt fracture type (A), beam yield (B), end plate yield type (C) depending on the failure pattern Designed separately. The double bolt fracture type and the end plate yield type have a problem in that it is not possible to secure the plasticity state of the beam which is the basis of the beam collapse in common. Furthermore, the bolt fracture type has a problem of brittleness due to the bolt fracture, and the end plate yield type collapses without reaching the yield moment of the beam due to the tearing of the weld flange and the weld of the end plate when the end plate is used. Since this may occur, there is a problem that an end plate having a predetermined thickness or more is required to secure the strength and rigidity of the joint. Because of this problem, the design is generally based on the complementary yield type.

하지만, 보 항복형 설계방법은 보의 춤이 클수록 보에 소성힌지 발생이 어려우므로 그 적용에 제한을 두고 있다. 즉, FEMA-350D(200)에서는 보의 스팬(보의 춤을 7배 이하), 보 춤(W24 이하), 보플랜지 두께(3/4″이하) 및 기둥 춤(W8-W14)에 대하여만 적용하도록 하고 있는 것이다. 또한, 보 항복형 설계방법은 45㎜ 정도의 두꺼운 엔드플레이트 사용이 불가피한 바, 접합부 제작비용의 증가하게 되며 이는 전체 철골구조물의 공사비 증가로 이어지는 문제를 갖는다. 더욱이, 철골보로 일반구조용 강재(SS400) 사용을 하게 되는 경우 일반구조용 강재는 그 항복강도에 큰 편차를 가지므로 보 항복형 설계방법을 따르더라도 경우에 따라서는 보 항복 전에 볼트파괴에 의한 취성거동의 발생가능성을 내재하게 된다.However, the beam yielding design method has a limitation in its application because the larger the dance of the beam, the harder the hinge is generated in the beam. That is, in FEMA-350D 200, only beam span (seven times less than the dance of the beam), beam dance (less than W24), boflage thickness (less than 3/4 ″) and pillar dance (W8-W14) It is to be applied. In addition, the bar yielding design method is inevitable to use a thick end plate of about 45mm bar, increase the manufacturing cost of the joint, which has a problem leading to an increase in the construction cost of the entire steel structure. Moreover, in case of using general structural steel (SS400) with steel frame beam, general structural steel has a big deviation in its yield strength. It is likely to occur.

본 발명은 상기한 종래의 문제를 개선하고자 안출된 것으로서, 엔드플레이트의 두께를 작게 하면서도 내력 및 연성을 확보하여 안정적으로 엔드플레이트 연성파괴를 유도할 수 있게 한 리브보강 엔트플레이트 접합부를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above-mentioned conventional problems, and provides a rib reinforcing end plate joint that enables to stably induce end plate ductile fracture while securing the strength and ductility while reducing the thickness of the end plate.

본 발명의 다른 목적은 엔드플레이트 항복형의 파괴메커니즘을 따르도록 하면서도 보의 전소성 상태를 확보할 수 있게 한 리브보강 엔드플레이트 접합부를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a rib-reinforced endplate joint that allows the beam to be fired while still following the endplate yielding fracture mechanism.

상기한 목적달성을 위해 본 발명은 The present invention for achieving the above object

철골기둥; 상기 철골기둥의 기둥면에 볼트 접합하는 엔드플레이트; 및, 단부가 상기 엔드플레이트에 용접 접합하여 설치되는 철골보; 를 포함하는 이루어지는 철골보-철골기둥 접합부로서,Steel column; End plate bolted to the pillar surface of the steel frame; And, cheolgolbo end is installed by welding to the end plate; As consisting of cheolgolbo-steel frame column joint,

상기 엔드플레이트는 상기 철골보의 단부면보다 큰 크기를 가지는 평판으로 철골보의 상하부면 위로 돌출되는 돌출면을 가지도록 설치되며, The end plate is a flat plate having a size larger than the end surface of the cheolgolbo is installed to have a protruding surface protruding over the upper and lower surfaces of the cheolgolbo,

상기 철골부의 상부면과 엔드플레이트의 돌출면에 동시에 접하도록 평판의 보강리브가 용접 접합하여 설치되되 상기 엔드플레이트와 보강리브를 합한 내력이 접합부의 설계하중보다 크면서 철골보의 모멘트극한하중(Mu) 및 볼트의 파괴하중보다 작게 설계되는 것을 특징으로 하는 리브보강 엔드플레이트 접합부를 제공한다.The reinforcing ribs of the plate are welded and installed to be in contact with the upper surface of the steel frame and the projecting surface of the end plate at the same time, but the moment ultimate load (Mu) of the steel steel beam is greater than the load capacity of the end plate and the reinforcing rib is greater than the design load of the joint. A rib reinforced end plate joint is provided that is designed to be less than the breaking load of the bolt.

이하 첨부한 도면과 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.

도 2는 본 발명에 따른 리브보강 엔드플레이트 접합부와 그 파괴메커니즘을 도시한 도면이다.Figure 2 is a view showing the rib reinforcing end plate junction and its destruction mechanism according to the present invention.

본 발명의 리브보강 엔드플레이트 접합부는 도 2(a)에서 도시하고 있는 바와 같이 엔드플레이트(30)를 보강하는 보강리브(40)를 더 마련한다는데 특징이 있다. 즉, 철골기둥(10); 상기 철골기둥(10)의 기둥면에 볼트(35)접합 엔드플레이트(30); 및, 단부가 상기 엔드플레이트(30)에 용접 접합하여 설치되는 철골보(20); 를 포함하는 이루어지는 철골보-철골기둥 접합부에서, 상기 철골보(20)의 단부면보다 큰 크기를 가지는 평판의 엔드플레이트(30)를 철골보(20)의 상하부면 위로 돌출되는 돌출면을 가지도록 설치하면서, 상기 철골보(20)의 상부면과 엔드플레이트(30)의 돌출면에 동시에 접하도록 평판의 보강리브(40)를 용접 접합하여 설치한 것이다. 보강리브(40)의 보강으로 엔드플레이트(30)의 두께를 줄이면서도 접합부의 내력을 충분하게 확보할 수 있게 된다. Rib reinforcement end plate joint of the present invention is characterized in that it further provides a reinforcing rib 40 to reinforce the end plate 30, as shown in Figure 2 (a). That is, steel column (10); End plate 30 is joined to the bolt (35) to the pillar surface of the steel column (10); And, cheolgolbo 20 end is installed by welding to the end plate 30; In the cheolgolbo-cheolgolgol junction comprising a, the end plate 30 of the flat plate having a size larger than the end surface of the cheolgolbo 20 while having a protruding surface protruding above the upper and lower surfaces of the cheolgolbo 20, The reinforcing rib 40 of the plate is welded and installed to contact the upper surface of the cheolgolbo 20 and the projecting surface of the end plate 30 at the same time. Reinforcement of the reinforcing rib 40, while reducing the thickness of the end plate 30 it is possible to ensure a sufficient strength of the joint portion.

다만, 본 발명에서 보강리브(40)는 내력보강뿐만 아니라 접합부를 엔드플레이트 항복형으로 설계할 때 철골보(20)의 전소성 상태를 확보하기 위한 구성으로 마련된 것이므로, 접합부는 상기 엔드플레이트(30)와 보강리브(40)를 합한 내력이 접합부의 설계하중보다 크면서 철골보(20)의 모멘트극한하중(Mu) 및 볼트(35)의 파괴하중보다 작게 설계되어야 한다. 즉, 도 2(b)에서와 같이 엔드플레이트(30) 파괴에 앞서 보강리브(40) 파괴가 일어날 것이므로, 접합부를 엔드플레이트 항복형으로 설계하는 경우에도 보강리브(40) 파괴로부터 철골보(20)의 전소성 상태를 확보할 수 있게 되는 것이다. 이러한 설계로 접합부는 그 파괴메커니즘이 보강리브(40)의 연성파괴로부터 엔드플레이트(30)의 연성파괴로 서서히 진행되므로 구조물의 안전성 확보에 유리해진다. 물론, 안정적인 구조거동을 위해서 엔드플레이트(30)와 보강리브(40)에 내지진강재(SN강재)를 사용하는 것이 접합부의 내력과 연성능력을 향상시키데 더욱 유리할 것이다.However, in the present invention, since the reinforcing rib 40 is provided with a structure for securing the plasticity state of the cheolgolbo 20 when not only the strength reinforcement but also the design of the connection part end plate yield type, the connection part and the end plate 30 and The combined strength of the reinforcing rib 40 should be designed to be smaller than the design load of the joint and less than the moment limit load Mu of the steel beam 20 and the breaking load of the bolt 35. That is, since the destruction of the reinforcing rib 40 will occur before the end plate 30 is destroyed as shown in FIG. 2 (b), even when the joint is designed in the end plate yielding type, the steel ribs 20 from the destruction of the reinforcing rib 40 are formed. It will be able to secure the plasticity state of. This design is advantageous in ensuring the safety of the structure because the fracture mechanism is gradually progressed from the soft fracture of the reinforcing rib 40 to the soft fracture of the end plate 30. Of course, it is more advantageous to improve the strength and ductility of the joint to the end plate 30 and the reinforced steel (SN steel) to the reinforcing rib 40 for the stable structural behavior.

특히, 도 2(a)에서는 보강리브(40)가 면내에 개구부(45)가 형성되거나 비접합 부분에 노치(notch, 41)가 형성되도록 구성하고 있는데, 면내의 개구부(45)는 보강리브(40)의 연성능력을 증대시키기 위해 마련된 것이고, 비접합 부분의 노 치(41)는 응력이 집중되도록 하여 엔드플레이트(30) 항복에 앞서 보강리브(40)의 파괴를 유도하기 위해 마련된 것이다. 물론, 도 2(a)에서는 상기 철골부의 상부면과 엔드플레이트(30)의 돌출면이 만나는 모서리에 개구부(50)가 형성되도록 보강리브(40) 모서리를 절삭가공하고 있는데, 이 또한 연성능력을 증대시키기 위한 것이다. 다만, 이와 같이 보강리브(40)에 개구부(45) 또는 노치(41)를 형성하거나 모서리를 절삭 가공한다면 내력저하가 뒤따르게 될 것이므로, 전체 접합부의 설계내력을 고려하여 보강리브(40)를 설계하도록 한다.In particular, in FIG. 2A, the reinforcing rib 40 is configured such that an opening 45 is formed in the plane or a notch 41 is formed in the non-joined part. It is provided to increase the ductility of the 40, the notched portion 41 of the non-bonded portion is provided to induce the destruction of the reinforcing rib 40 prior to yielding the end plate 30 so that the stress is concentrated. Of course, in Figure 2 (a) the cutting edge of the reinforcing rib 40 is formed so that the opening 50 is formed at the corner where the upper surface of the steel frame and the protruding surface of the end plate 30, this also has a ductile capacity It is to increase. However, if the opening 45 or the notch 41 is formed in the reinforcing rib 40 or the edge is cut, the strength reduction will follow, so the reinforcing rib 40 is designed in consideration of the design strength of the entire joint. Do it.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 리브보강 엔드플레이트 접합부의 구조 성능을 보여주는 도면으로, 도 3은 6가지의 해석모델을 보여주며, 도 4는 도 3의 해석모델의 내력을 평가한 결과를 보여준다. 3 and 4 is a view showing the structural performance of the rib reinforcing end plate joint according to the present invention, Figure 3 shows six analysis models, Figure 4 shows the results of evaluating the strength of the analysis model of Figure 3 Shows.

도 4(a)에서와 같이 무리브의 항복내력은 400kN, 리브A 내지 리브E의 항복내력은 약 480MPa으로 보강리브(40) 설치시의 항복내력이 약 20% 증가하는 것으로 나타났으며, 도 4(b)에서와 같이 무리브의 초기강성은 142kN/㎜, 리브A 내지 리브E의 초기 168-178kN/㎜으로 나타나 보강리브(40)를 포함한 접합부의 초기강성은 무리브에 비하여 18-25%증가한 것으로 나타났다. 이로부터 엔드플레이트 접합부에 리브를 설치할 경우 접합부의 항복내력과 초기강성이 20% 정도 증가함을 알 수 있다.As shown in Fig. 4 (a), the yield strength of the mulberry is 400 kN, the yield strength of rib A to rib E is about 480 MPa, and the yield strength when the reinforcing rib 40 is installed is increased by about 20%. As shown in 4 (b), the initial stiffness of the mulberry rib is 142 kN / mm, and the initial 168-178 kN / mm of rib A to rib E is shown. The initial stiffness of the joint including the reinforcing rib 40 is 18-25 compared to the mulberry rib. % Increased. From this, it can be seen that the yield strength and initial stiffness of the joint are increased by about 20% when the rib is installed at the end plate joint.

이상과 같은 본 발명을 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention as described above can be expected the following effects.

첫째, 엔드플레이트의 두께를 작게 하면서도 충분한 내력 및 연성의 확보가 가능해져 엔드플레이트 항복형으로 설계할 수 있게 되는 바, 철골량의 감축을 통한 경제적인 접합부의 시공이 가능해진다.First, it is possible to secure a sufficient strength and ductility while reducing the thickness of the end plate to be able to design the end plate yield type, it is possible to construct an economical joint through the reduction of the amount of steel.

둘째, 엔드플레이트 항복형의 파괴메커니즘을 따르도록 하면서도 보의 전소성 상태를 확보할 수 있으므로 구조적인 안정성을 향상시킨 접합부로 완성할 수 있게 된다.Secondly, it is possible to secure the plasticity state of the beam while following the end plate yielding failure mechanism, and thus it is possible to complete the joint with improved structural stability.

Claims (3)

철골기둥(10);Steel column (10); 상기 철골기둥(10)의 기둥면에 볼트(35) 접합하는 엔드플레이트(30); 및,End plate 30 to the bolt 35 to the pillar surface of the steel column (10); And, 단부가 상기 엔드플레이트(30)에 용접 접합하여 설치되는 철골보(20);Cheolgolbo 20, the end of which is installed by welding to the end plate 30; 를 포함하는 이루어지는 철골보-철골기둥 접합부로서,As consisting of cheolgolbo-steel frame column joint, 상기 엔드플레이트(30)는 상기 철골보(20)의 단부면보다 큰 크기를 가지는 평판으로 철골보(20)의 상하부면 위로 돌출되는 돌출면을 가지도록 설치되며, The end plate 30 is installed to have a protruding surface protruding over the upper and lower surfaces of the cheolgolbo 20 as a flat plate having a larger size than the end surface of the cheolgolbo 20, 상기 철골부의 상부면과 엔드플레이트(30)의 돌출면에 동시에 접하도록 평판의 보강리브(40)가 용접 접합하여 설치되되 상기 엔드플레이트(30)와 보강리브(40)를 합한 내력이 접합부의 설계하중보다 크면서 철골보(20)의 모멘트극한하중(Mu) 및 볼트(35)의 파괴하중보다 작게 설계되는 것을 특징으로 하는 리브보강 엔드플레이트 접합부.Reinforcing rib 40 of the plate is welded and installed so as to be in contact with the upper surface of the steel frame and the protruding surface of the end plate 30 at the same time, the strength of the combined end plate 30 and the reinforcing rib 40 is designed Rib reinforcement end plate joint, characterized in that the greater than the load is designed to be smaller than the moment limit load (Mu) of the cheolgolbo 20 and the breaking load of the bolt (35). 제1항에서,In claim 1, 상기 철골부의 상부면과 엔드플레이트(30)의 돌출면이 만나는 모서리에 개구부(50)가 형성되도록 상기 보강리브(40)는 모서리가 절삭 가공된 것임을 특징으로 하는 리브보강 엔드플레이트 접합부.Rib reinforcement end plate joints, characterized in that the reinforcing rib 40 is a cutting edge so that the opening 50 is formed at the corner where the upper surface of the steel frame and the protruding surface of the end plate 30 meets. 제1항 또는 제2항에서,The method of claim 1 or 2, 상기 보강리브(40)는 비접합 부분에 노치(notch, 41)가 형성되거나 면내에 개구부(45)가 형성된 것임을 특징으로 하는 리브보강 엔드플레이트 접합부.The reinforcing rib 40 is a rib reinforcement end plate junction, characterized in that the notched portion (notch, 41) is formed in the non-joined portion or the opening 45 is formed in the plane.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180104242A (en) * 2017-03-10 2018-09-20 이기환 Soil retaining wall using two rows pile

Cited By (1)

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KR20180104242A (en) * 2017-03-10 2018-09-20 이기환 Soil retaining wall using two rows pile

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