KR20140080662A - Modular pier bracing apparatus for improving earthquake-proof function - Google Patents

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KR20140080662A
KR20140080662A KR1020120145357A KR20120145357A KR20140080662A KR 20140080662 A KR20140080662 A KR 20140080662A KR 1020120145357 A KR1020120145357 A KR 1020120145357A KR 20120145357 A KR20120145357 A KR 20120145357A KR 20140080662 A KR20140080662 A KR 20140080662A
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심창수
김동욱
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(주)대우건설
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Abstract

The present invention relates to a modular pier bracing apparatus for improving seismic performance, and more particularly, a modular pier which has a bracing connected to concrete filled steel tubes in the horizontal direction and includes a steel pipe which is shorter than a distance between the concrete filled steel tubes; end plates which have a diameter larger than the diameter of the steel pipe and are connected to both ends of the steel pipe; and a connection member which is formed in a plate shape, of which one end is fixed at the central line of the end plate and the other end is fixed to the concrete filled steel tube. The modular pier bracing apparatus according to the present invention can induce plastic failure together with the connection member before the concrete filled steel tube when a lateral force is applied, maintain load resistance capacity against the lateral force which is gradually increased and increase plastic deformation to enhance seismic performance, make the concrete filled steel tubes arrive at yielding before the connection member arrives at guillotine break to utilize the entire resisting force of the concrete filled steel tube, and induce plastic deformation in steps to provide higher displacement ductility factor and energy absorbing capacity.

Description

내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치{MODULAR PIER BRACING APPARATUS FOR IMPROVING EARTHQUAKE-PROOF FUNCTION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a bracing device for modular bridge piers for improving seismic performance,

본 발명은 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 횡력 작용시 연결 부재와 함께 충전 강관보다 먼저 소성파괴를 유도할 수 있고, 이후 증가되는 횡력에 대해 하중 저항능력은 유지하면서 소성 변형을 증가시켜 내진 성능을 개선하도록 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a modular piercing bracing device for improving seismic performance, and more particularly, it relates to a bracing device for modular bridge piers capable of inducing plastic deformation before a filled steel pipe together with a connecting member during a lateral force operation, To improve the seismic performance by increasing the plastic deformation and improving the seismic performance of the bracing device.

일반적으로 교량공사에서 시공되고 있는 교각은 현장타설 콘크리트 구조로, 현장에서 기초 터파기 작업이후, 기초 철근 및 거푸집을 배치한 상태에서 콘크리트를 타설한 뒤 일정 기간 동안 양생기간을 갖도록 하여 기초부를 형성한다.Generally, bridge piers constructed in bridges are laid-in-place concrete structures, concrete is laid in a state where basic reinforcing bars and formworks are placed after foundation trenching work, and curing period is formed for a certain period to form a foundation portion .

기초부가 양생된 상태에서 그 상부로 철근과 거푸집을 형성해 가면서, 교각을 양생하고 교각 상부 즉 교량상판을 받치는 코핑부는 동바리를 받쳐 놓고 거푸집을 배치한 상태에서 1차 또는 2차 공정으로 콘크리트 타설하여 코핑부를 형성시키는 공법으로 교각을 완성한다.In the state that the foundation is cured, the reinforcing bars and the formwork are formed on the upper part of the bridge, and the coping part which cures the bridge pier and supports the upper part of the bridge, that is, the bridge roof, is placed under the support of the bridge and the concrete is laid by the primary or secondary process, The bridge is completed by the method of forming the part.

이 때문에 거푸집의 설치 및 시공 후 거푸집의 탈형작업 등에서 많은 공사기간 및 경비가 소요된다. 또한 교각은 시공되는 위치에 따라서 고가도로 건설의 경우는 공사가 이루어지는 주변에 교통 혼잡을 주며, 배수처리 능력을 요하는 수중공사 등과 같이 작업환경이 열악한 상황에서는 시공관리가 어렵고 부실시공의 우려가 상존한다.Because of this, it takes a lot of construction period and expense in the work of demolding the form after installation and construction of the formwork. Also, depending on the location of the bridge, the pier gives traffic congestion around the construction site in case of overpass construction, and construction management is difficult in case of poor work environment such as underwater construction requiring drainage processing ability, .

이를 위해 현장에서는 교각을 단위 구조물(모듈러 교각)로 제작하여 조립하는 방식의 모듈러 교량을 시공하고 있다.For this purpose, a modular bridge is constructed in which the piers are constructed as unit structures (modular bridge piers) and assembled at the site.

상기 모듈러 교각은 표준화된 최소의 공장에서 제작된 모듈로 다양한 폭원과 지간으로 확장조립이 가능한 교량 시스템으로, 공장자동생산과 모듈의 이력관리가 가능한 것 등의 정보화 생산이 가능하며 단순한 연결과 경량 모듈구조로 현장작업이 최소화되는 구조로 긴 공용수명과 최소유지관리가 가능한 모듈조합 교량시스템이다.The modular pier is a standardized minimum factory-built module that can be expanded and assembled with various widths and spans. It can be used for information production such as automatic factory production and module history management. Simple connection and lightweight module It is a modular combination bridge system that minimizes site work with structure and can maintain long public life and minimum maintenance.

표준화된 모듈의 자동화생산을 통해 생산 중 최적 제작 프로세스와 생산 중 발생되는 여재 등의 폐기물 최소화로 녹색산업에 부합할 수 있을 것이며 최소의 모듈로 다양한 현장조건을 만족할 수 있는 기술은 맞춤형 현장조건을 대량 표준생산으로 해결할 수 있어 모듈 생산시의 온실가스 저감도 가능할 것이다.Through the automated production of standardized modules, it will be possible to meet the green industry by minimizing the waste such as the optimum manufacturing process and the filter media generated during production. The technology that can satisfy various field conditions with minimum modules can be applied to large- It can be solved by standard production, and it will be possible to reduce GHG emissions during module production.

또한 국내의 모듈러 교량 적용 대상 시장은 지간 60m 이하의 직선교 시장으로 전체 도로교 시장의 51% 정도를 차지함에 따라서 영구 교량용 모듈러 교량 기술을 상용화하고 통합 정보 시스템 운영 및 표준 모듈 공급망 구축 등 신규 사업 모델을 구축하려는 노력이 증대되고 있다. 모듈러 교량은 제품 형태의 모듈 수출 또는 국내 건설사의 해외 프로젝트 수주 컨소시엄 형태로 참여하는 것이 모두 가능하기 때문에 모듈러 교량 시공 및 설계에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. In addition, the domestic market for modular bridges is the straight bridge market with a length of less than 60m, which accounts for about 51% of the entire highway bridge market. Therefore, it has commercialized modular bridge technology for permanent bridges, Is increasing. Since modular bridges can be exported in the form of modules or participated in the form of a consortium of overseas projects for domestic construction companies, studies on the construction and design of modular bridges are underway.

이러한 모듈러 교각은 국내 공개특허 10-2012-0121108호의 종래기술인 도 1에 도시된 바와 같이 교각 기초부 단위 모듈(A)과, 교각 기둥부 단위 모듈(B, C)과, 교각 코핑부 단위 모듈(D)로 구성되고, 교각 기초부 단위 모듈(A)은 4주식 또는 2주식으로 이루어지고, 선택에 따라 미세조절 단위 모듈(미도시)과, 교각 기둥부 키세그 모듈(미도시)이 추가된다. 한편, 이러한 교각 기둥부 단위 모듈(B, C)은 내부에 콘크리트가 충진된 충전 강관이 적용된다.Such a modular bridge pier can be realized by a pier foundation base unit module A, a pier bridge pier unit module B, and a pier bridge copier unit module D), and the pier foundation unit module A is made up of four stocks or two stocks, and a fine adjustment unit module (not shown) and a pier column post portion key segment module (not shown) are added . Meanwhile, the pierced column unit modules B and C are filled with concrete filled with concrete.

한편 교각 기둥부 단위 모듈(B, C)은 각 충전 강관에 브레이싱(bracing)(E)이 횡방향으로 연결되어 구조적으로 효율성을 높이고, 설계 조건에 변화에 유연하게 대응할 수 있다. 이때 브레이싱은 끝단에 측면에 연결 플레이트가 용접되고, 연결 플레이트 및 강관 단부를 충전 강관에 용접하여 고정시키는 구조이다.On the other hand, bracing (E) is connected to each filled steel pipe in the crosswise direction in the pillar column unit modules (B, C), so that the efficiency can be structurally increased and the design conditions can be flexibly responded to. At this time, the bracing is a structure in which the connecting plate is welded to the side surface at the end, and the connecting plate and the end of the steel pipe are welded and fixed to the filled steel pipe.

그러나 횡력에 의해 다수의 충전강관을 연결하는 브레이싱이 저주파 피로 파괴를 일으키면서 브레이싱 뿐만 아니라 주부재인 충전 강관의 파손을 유발하게 된다. 이는 내진 성능 측면에서 볼 때 주부재의 파괴를 조기에 유도할 수 있고 내부에 충전된 콘크리트의 효율을 떨어뜨릴 뿐 아니라 지진 후의 복구에도 어려움을 초래할 수 있다. 따라서 부부재라 할 수 있는 브레이싱 부위에 먼저 소성파괴를 유도할 수 있도록 하여 주부재에 손상이 생기지 않도록 하는 새로운 형태의 연결방안이 요구되고 있는 실정이다.However, bracing connecting multiple filled steel pipes by lateral force causes low frequency fatigue fracture, which causes breakage of not only bracing but also filled steel pipe which is main component. From the viewpoint of seismic performance, it is possible to induce early destruction of the main material, reduce the efficiency of the filled concrete, and also cause difficulty in recovery after the earthquake. Therefore, there is a need for a new type of connection method that can induce plastic fracture at the bracing site, which can be called a marital state, so as not to damage the main body.

국내 공개특허 10-2012-0121108호Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0121108

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기기 위한 것으로, 횡력 작용시 연결 부재와 함께 충전 강관보다 먼저 소성파괴를 유도할 수 있고, 이후 증가되는 횡력에 대해 하중 저항능력은 유지하면서 소성 변형을 증가시켜 내진 성능을 개선하도록 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a steel pipe which can induce plastic fracture before a filled steel pipe together with a connecting member during a lateral force operation and then increase plastic deformation while maintaining load- It is an object of the present invention to provide a bracing device for modular bridge piers for improving seismic performance to improve seismic performance.

또한 본 발명은 연결 부재가 완전 파단에 도달하기 전에 충전 강관의 항복에 도달하도록 하여 충전 강관의 내력을 모두 활용할 수 있을 뿐만 아니라 단계별로 소성 변형을 유도하여 높은 변위 연성도와 에너지 흡수 능력을 발휘할 수 있도록 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.Further, according to the present invention, since the connecting member reaches the yield of the filled steel pipe before reaching the complete rupture, not only the full strength of the filled steel pipe can be utilized, but also plastic deformation is induced step by step so that high displacement ductility and energy absorbing ability can be exhibited. A bracing device for modular bridge piers for improving seismic performance.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,

충전 강관에 횡방향으로 연결되는 브레이싱을 구비하는 모듈러 교각에 있어서, 상기 충전 강관과 충전 강관 사이의 거리보다 짧게 형성되는 강관과; 상기 강관의 지름보다 더 큰 지름으로 형성되어 상기 강관의 양단에 결합되는 앤드 플레이트; 및 판 형태로 형성되어 상기 앤드 플레이트의 중심선에서 일단이 고정되고, 타단이 상기 충전 강관에 고정되는 연결 부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A modular bridge pier including a bracing connected transversely to a filled steel pipe, the modular bridge pier comprising: a steel pipe formed to be shorter than a distance between the filled steel pipe and the filled steel pipe; An end plate formed to have a diameter larger than the diameter of the steel pipe and coupled to both ends of the steel pipe; And a connecting member which is formed in a plate shape and has one end fixed at the center line of the end plate and the other end fixed to the filled steel pipe.

여기에서, 상기 강관은 횡력 작용시 상기 연결 부재와 함께 상기 충전 강관보다 먼저 항복되어 소성힌지(plastic hinge)를 발생시키도록 그 지름이 상기 충전 강관의 지름보다 작게 설정된다.Here, the diameter of the steel pipe is set to be smaller than the diameter of the filled steel pipe so that a plastic hinge is generated before the filled steel pipe together with the connecting member when a lateral force acts.

여기에서 또한, 상기 연결 부재는 횡력 작용시 상기 강관과 함께 상기 충전 강관보다 먼저 항복되어 소성힌지를 발생시키도록 상측면 및 하측면에 라운드 홈이 형성된다.In addition, the connecting member is formed with round grooves on the upper and lower sides so as to be yielded before the filled steel pipe together with the steel pipe when the lateral force acts to generate the plastic hinge.

여기에서 또, 상기 연결 부재는 좌우 방향으로 강성을 증가시키도록 양측면 중심부에 길이 방향으로 보강 플레이트가 더 결합된다.Herein, the connecting member is further coupled to the reinforcing plate in the longitudinal direction at the center portions of both sides so as to increase the rigidity in the lateral direction.

여기에서 또, 상기 연결 부재의 높이는 횡력을 전달하도록 상기 앤드 플레이트의 지름과 동일 길이로 형성된다.Here, the height of the connecting member is formed to be the same as the diameter of the end plate so as to transmit the lateral force.

여기에서 또, 상기 연결 부재는 상기 충전 강관에 고정시 상기 충전 강관의 외측면에 고정된 연결링에 의해 고정된다.Here, the connecting member is fixed by a connecting ring fixed to the outer surface of the filled steel pipe when fixed to the filled steel pipe.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치에 따르면, 횡력 작용시 연결 부재와 함께 충전 강관보다 먼저 소성파괴를 유도할 수 있고, 이후 증가되는 횡력에 대해 하중 저항능력은 유지하면서 소성 변형을 증가시켜 내진 성능을 개선할 수 있다.According to the bracing device for a modular bridge pier for improving seismic performance of the present invention as described above, plastic failure can be induced before a filled steel pipe together with a connecting member during a lateral force, and load resistive capacity is maintained While the plastic deformation is increased to improve the seismic performance.

또한 본 발명에 따르면 연결 부재가 완전 파단에 도달하기 전에 충전 강관이 항복에 도달하도록 하여 충전 강관의 내력을 모두 활용할 수 있을 뿐만 아니라 단계별로 소성 변형을 유도하여 높은 변위 연성도와 에너지 흡수 능력을 발휘할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the filled steel pipe reaches the yield before the connecting member reaches the complete rupture, not only the full strength of the filled steel pipe can be utilized, but also the plastic deformation is induced step by step, have.

도 1은 일반적인 모듈러 교각의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 2의 측면도이다.
도 5는 도 2의 A-A 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치가 충전 강관에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 응력-변형률 곡선과 하중-변위 곡선이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치가 적용된 상태에서의 유한요소 해석 모델의 응력 분초를 나타낸 도면이다.1 is a perspective view showing the construction of a general modular bridge pier.
2 is a perspective view showing the construction of a bracing device for modular bridge piers for improving seismic performance according to the present invention.
3 is a front view of Fig.
4 is a side view of Fig.
5 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
6 is a view showing a bracing device for a modular pier for improving seismic performance according to the present invention installed on a filled steel pipe.
7 is a stress-strain curve and a load-displacement curve.
FIG. 8 and FIG. 9 are views showing stresses in a finite element analysis model in a state where a bracing device for a modular bridge pier for improving seismic performance according to the present invention is applied.

이하, 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the construction of a bracing device for modular bridge piers for improving seismic performance according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 2는 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 도 2의 측면도이고, 도 5는 도 2의 A-A 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치가 충전 강관에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.2 is a perspective view of the bracing device for modular bridge piers according to the present invention, FIG. 3 is a front view of FIG. 2, FIG. 4 is a side view of FIG. 2, And FIG. 6 is a view showing a bracing device for a modular bridge pier for improving seismic performance according to the present invention installed on a filled steel pipe.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치(100)는 강관(110), 앤드 플레이트(120) 및 연결 부재(130)로 구성된다.2 to 6, a modular piercing bracing apparatus 100 for improving seismic performance according to the present invention comprises a steel pipe 110, an end plate 120, and a connecting member 130.

먼저 강관(110)은 충전 강관(10)과 충전 강관(10) 사이의 거리보다 짧게 형성되고, 횡력 작용시 하기에서 설명할 연결 부재(130)와 함께 충전 강관(10)보다 먼저 소성파괴를 유도할 수 있도록 그 지름이 충전 강관(10)의 지름보다 작게 설정된다.
First, the steel pipe 110 is formed to be shorter than the distance between the filled steel pipe 10 and the filled steel pipe 10, and when the lateral force acts, the steel pipe 110 is brought together with the connecting member 130 to induce plastic fracture The diameter of the pipe is set to be smaller than the diameter of the filled steel pipe.

그리고 앤드 플레이트(120)는 강관(110)의 지름보다 더 큰 지름으로 형성되어 강관(110)의 양단에 결합된다.
The end plate 120 is formed to have a diameter larger than the diameter of the steel pipe 110 and is coupled to both ends of the steel pipe 110.

또한 연결 부재(130)는 판 형태로 형성되되, 횡력 작용시 강관(110)와 함께 충전 강관(10)보다 먼저 소성파괴를 유도할 수 있도록 상측면 및 하측면에 라운드 홈(131)이 형성되고, 앤드 플레이트(120)의 중심선에서 일단이 고정되며, 타단이 충전 강관(10)에 고정된다. 여기에서, 연결 부재(130)는 좌우 방향으로 강성을 증가시키도록 양측면 중심부에 길이 방향으로 보강 플레이트(133)가 더 결합되고, 연결 부재(130)의 높이는 횡력을 전달하도록 앤드 플레이트(120)의 지름과 동일 길이로 형성된다. 이때, 연결 부재(130)는 그 재질이 강재이거나 또는 망간합금과 같이 에너지흡수능력이 큰 재질을 사용할 수 있다.
The connecting member 130 is formed in a plate shape and round grooves 131 are formed on the upper and lower sides so as to induce plastic fracture before the filled steel pipe 10 together with the steel pipe 110 when the lateral force acts , One end is fixed at the center line of the end plate (120), and the other end is fixed to the filled steel pipe (10). The reinforcing plate 133 is further coupled to the center portion of both sides of the connecting member 130 in the longitudinal direction so as to increase the rigidity in the left and right direction and the height of the connecting member 130 is set so that the height of the end plate 120 Diameter. At this time, the connecting member 130 may be made of a steel material or a material having a high energy absorbing ability such as a manganese alloy.

한편, 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치(100)의 연결 부재(130)는 충전 강관(10)에 고정시 충전 강관(10)의 외측면에 고정된 연결링(140)에 의해 고정된다. 이때 연결링(140)은 2개 이상으로 절개된 구조로 충전 강관(10)의 외측면에 밀착되어 용접된다.
The connection member 130 of the modular bridge piercing bracing device 100 for improved seismic performance according to the present invention includes a connection ring 140 fixed to the outer surface of the filled steel pipe 10 when fixed to the filled steel pipe 10, . At this time, the connection ring 140 is welded to the outer surface of the filled steel pipe 10 with a structure cut into two or more pieces.

이하, 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the bracing device for a modular bridge pier for improving seismic performance according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 7은 응력-변형률 곡선과 하중-변위 곡선이고, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치가 적용된 상태에서의 유한요소 해석 모델의 응력 분초를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a stress-strain curve and a load-displacement curve, and FIGS. 8 and 9 are views showing stresses in a finite element analysis model in a state where a bracing device for modular bridge piers is applied to improve seismic performance according to the present invention .

먼저 범용 구조해석 프로그램인 ABAQUS 6.11-1을 이용하여 모듈러 교각을 해석하였다. 3차원 해석을 위한 ABAQUS 모델링에서는 모든 요소는 솔리드(C3D8R)요소를 적용하였다. 내부 콘크리트와 강관을 완전 합성을 고려한 경계 모델링을 적용하였다.First, we analyzed the modular bridge pier using ABAQUS 6.11-1, a general structural analysis program. In the ABAQUS modeling for 3D analysis, all elements were applied solid (C3D8R) elements. Boundary modeling considering the full synthesis of internal concrete and steel pipe was applied.

로우 사이클 피로파괴의 발생을 막기 위하여 교각의 에너지 소산 능력과 내진성능에 유리한 형태인 부부재인 브레이싱 장치(100)가 먼저 항복하고 주부재가 충전 강관(10)이 나중에 항복에 도달하도록 브레이싱 장치(100)의 형태를 변수로 하여 모델을 만들고 이를 유한요소 해석으로 검증하였다. 부부재인 브레이싱 장치(100)이 먼저 항복에 도달하고 주부재인 충전 강관(10)이 항복에 도달하게 하는 파괴모드를 통하여 변위연성도 및 복구가능성을 높일 수 있다. 해석 모델의 기둥지지 기초부를 완전 고정단으로 경계조건을 설정하고 강축과 약축으로 나누어 가력하였다.In order to prevent the occurrence of low-cycle fatigue failure, the bracing device 100, which is a secondary material favorable to the energy dissipating capacity and seismic performance of the bridge, first surrenders and the bushing device 100, And the model was verified by finite element analysis. The displacement ductility and the recoverability can be increased through the failure mode in which the bracing device 100, which is a subsidiary material, reaches the breakdown first and the filled steel pipe 10 as the main part reaches the breakdown. The column support base of the analytical model was divided into a strong axis and a weak axis by setting the boundary condition as a fully fixed stage.

표 1은 브레이싱의 형상 변화에 따른 해석 결과를 보여주고 있다. 브레이싱의 간격과 브레이싱 직경에 따른 강관(110) 최하단부의 최대 응력을 보여주고 있다. 브레이싱의 간격 및 직경의 영향을 고려하여 브레이싱이 구조물의 거동에 미치는 영향을 분석하고 구조물이 요구하는 강성 및 응력 제한값을 만족하는 값을 이용하여 설계하여야 한다. 즉, 브레이싱의 형상 및 파괴 모드에 따라 구조물의 거동이 달라지게 된다. 부부재인 브레이싱 장치(100)의 파괴 후 주부재인 충전 강관(10)이 파괴되는 형태가 내진성능 향상 및 에너지 소산능력에 크게 기여함으로 브레이싱의 형태 및 직경의 최적 조합이 매우 중요한 것으로 판단된다.Table 1 shows the analysis results according to the shape change of the bracing. And the maximum stress at the lowermost portion of the steel pipe 110 according to the bracing interval and the bracing diameter. The effect of bracing on the behavior of the structure should be analyzed considering the influence of the spacing and diameter of the bracing, and the design should be designed using values that satisfy the stiffness and stress limit values required by the structure. That is, the behavior of the structure varies depending on the shape of the bracing and the failure mode. It is considered that the shape of the filled steel pipe 10, which is the main component after the destruction of the bracing device 100, which is the secondary part, greatly contributes to the improvement of the seismic performance and the energy dissipation capacity.

Figure pat00001
Figure pat00001

도 7은 응력-변형률 곡선과 하중-변위 곡선을 보여주고 있다. 의도된 연결 부재(130)의 응력(σ2)이 항복에 도달할 때 충전 강관(σ1)는 탄성 상태에 있게 되고, 연결 부재(130)가 파괴되기 전에 충전 강관(10)이 항복에 도달하도록 하여 주부재인 충전 강관(10)의 파단에 대한 안전율을 더 확보할 수 있을 뿐 아니라 앞서 언급한 바와 같이 구조물의 에너지 소산능력, 내진성능의 증진에 기여하는 것으로 판단된다.Figure 7 shows the stress-strain curves and the load-displacement curves. The filled steel pipe 1 is in an elastic state when the stress? 2 of the intended connecting member 130 reaches the breakage and the filled steel pipe 10 reaches the breakage before the connecting member 130 is broken It is believed that it contributes to enhancement of the energy dissipation capacity and seismic performance of the structure as mentioned above, in addition to securing the safety factor against fracture of the filled steel pipe 10 which is the main material.

도 8 및 도 9는 유한요소 해석 결과를 보여주고 있다. 구조물에 작용하는 하중은 강축과 약축으로 구분하여 가력하였다. 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치(100)가 적용됨에 따라 표 1의 결과와 같이 충전 강관(10)인 기둥 하단부의 응력과 기둥 하단부의 응력비를 비교해 볼 때 약 1.58배의 차이를 보였으며, 브레이싱이 파단 되어도 기둥의 응력이 항복수준에 도달하기까지 기둥이 안전측에 위치함을 알 수 있다.Figs. 8 and 9 show the finite element analysis results. The load acting on the structure was divided into the strong axis and the weak axis. As shown in Table 1, when the bracing device 100 for improving the seismic performance according to the present invention is applied, the stress at the lower end of the filled steel pipe 10 and the stress at the lower end of the column are about 1.58 times And it can be seen that even if the bracing is broken, the column is located on the safe side until the stress of the column reaches the yielding level.

따라서 종래와 같이 브레이싱을 용접으로 기둥에 연결하는 경우보다 본 발명에 따른 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치(100)를 이용하여 먼저 소성파괴를 유도하게 됨으로써 에너지 소산능력 및 내진성능을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.Therefore, compared to the case of connecting the bracing to the column by welding as in the prior art, the bracing device 100 for improving the seismic performance according to the present invention is used to induce the plastic fracture first to improve the energy dissipation capacity and seismic performance .

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

10 : 충전 강관 110 : 강관
120 : 앤드 플레이트 130 : 연결 부재
140 : 연결링10: Charged steel pipe 110: Steel pipe
120: end plate 130: connecting member
140: connecting ring

Claims (6)

충전 강관에 횡방향으로 연결되는 브레이싱을 구비하는 모듈러 교각에 있어서,
상기 충전 강관과 충전 강관 사이의 거리보다 짧게 형성되는 강관과;
상기 강관의 지름보다 더 큰 지름으로 형성되어 상기 강관의 양단에 결합되는 앤드 플레이트; 및
판 형태로 형성되어 상기 앤드 플레이트의 중심선에서 일단이 고정되고, 타단이 상기 충전 강관에 고정되는 연결 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치.In a modular bridge pier with a bracing transversely connected to the filled steel pipe,
A steel pipe formed to be shorter than a distance between the filled steel pipe and the filled steel pipe;
An end plate formed to have a diameter larger than the diameter of the steel pipe and coupled to both ends of the steel pipe; And
And a connecting member having one end fixed at a center line of the end plate and the other end fixed to the filled steel pipe. The bracing device for a modular bridge pier for improving seismic performance. 제 1 항에 있어서,
상기 강관은,
횡력 작용시 상기 연결 부재와 함께 상기 충전 강관보다 먼저 소성파괴를 유도할 수 있도록 그 지름이 상기 충전 강관의 지름보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치.The method according to claim 1,
In the steel pipe,
Wherein a diameter of the filler steel pipe is set to be smaller than a diameter of the filled steel pipe so that plastic fatigue can be induced before the filler steel pipe together with the connecting member when a lateral force acts. 제 1 항에 있어서,
상기 연결 부재는,
횡력 작용시 상기 강관과 함께 상기 충전 강관보다 먼저 소성파괴를 유도할 수 있도록 상측면 및 하측면에 라운드 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치.The method according to claim 1,
The connecting member includes:
Wherein a round groove is formed on the upper and lower sides so as to induce plastic fracture before the filled steel pipe together with the steel pipe when a lateral force acts on the bored steel pipe. 제 1 항에 있어서,
상기 연결 부재는,
좌우 방향으로 강성을 증가시키도록 양측면 중심부에 길이 방향으로 보강 플레이트가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치.The method according to claim 1,
The connecting member includes:
And a reinforcing plate is further coupled longitudinally at the center portions of both sides so as to increase the rigidity in the left-right direction. 제 1 항에 있어서,
상기 연결 부재의 높이는,
횡력을 전달하도록 상기 앤드 플레이트의 지름과 동일 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치.The method according to claim 1,
The height of the connecting member,
Wherein the end plate is formed to have the same length as the diameter of the end plate to transmit a lateral force. 제 1 항에 있어서,
상기 연결 부재는,
상기 충전 강관에 고정시 상기 충전 강관의 외측면에 고정된 연결링에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 내진 성능 개선을 위한 모듈러 교각용 브레이싱 장치.The method according to claim 1,
The connecting member includes:
Wherein the reinforcing steel pipe is fixed by a connecting ring fixed to an outer surface of the filled steel pipe when fixed to the filled steel pipe.
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