KR20190059475A - Damage controlled coupling structure and reinforcement method for steel beam to column connection - Google Patents

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KR20190059475A KR1020170157113A KR20170157113A KR20190059475A KR 20190059475 A KR20190059475 A KR 20190059475A KR 1020170157113 A KR1020170157113 A KR 1020170157113A KR 20170157113 A KR20170157113 A KR 20170157113A KR 20190059475 A KR20190059475 A KR 20190059475A
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Abstract

The present invention relates to a column-beam coupling structure and a column-beam joint reinforcing method which concentrate deformation and damage by compressive force and tensile force horizontally applied when an earthquake occurs on a single location to allow effective damage control, eliminate a tendency of out-of-plane buckling when absorbing compressive force, and prevent overstrength by contact between steel members. The column-beam coupling structure comprises: an upper coupling member which includes an upper vertical plate and an upper horizontal plate integrated thereinto and overlapped and coupled to a side of the column and an upper surface of the beam, and is made of mild steel in comparison to the column and the beam to allow plastic deformation; and a lower coupling member which includes a lower vertical plate and a lower horizontal plate integrated thereinto and overlapped and coupled to a side of the column and a lower surface of the beam, and is made of mild steel in comparison to the column and the beam to allow plastic deformation in accordance with relative displacement of the beam with respect to the column. A slit damper unit with a plurality of slits arranged in rows in a front and a rear direction is arranged on a left part and a right part of the lower coupling member to absorb a compressive force and a tensile force of a prescribed level or higher and concentrate deformation. A separation hole formed in a long hole shape crossing horizontally is arranged on a rear end of the lower coupling member.

Description

손상제어형 기둥-보 접합구조물 및 기둥-보 접합부 보강공법{DAMAGE CONTROLLED COUPLING STRUCTURE AND REINFORCEMENT METHOD FOR STEEL BEAM TO COLUMN CONNECTION} [0001] DAMAGE CONTROLLED COUPLING STRUCTURE AND REINFORCEMENT METHOD FOR STEEL BEAM TO COLUMN CONNECTION [0002] BACKGROUND OF THE INVENTION [0003]

본 발명은 기둥-보 접합구조물에 관한 것으로, 특히 지진 발생시 수평방향으로 가해지는 압축력 및 인장력에 의한 변형 및 손상이 한 곳에 집중되도록 하여 효과적인 손상제어가 가능하면서도 압축력 흡수시 면외좌굴 발생 경향이 없고 강재 간의 접촉에 의한 오버스트렝스가 발생하지 않도록 한 기둥-보 접합구조물 및 기둥-보 접합부 보강공법에 관한 것이다.The present invention relates to a column-to-beam joint structure, and more particularly, it relates to a column-to-beam joint structure capable of effectively controlling damages by concentrating deformation and damage due to compressive and tensile forces applied in a horizontal direction at the time of occurrence of an earthquake, To-column joint structure and a column-to-beam joint reinforcement method in which no over-stress is caused by contact between the column-to-column joints.

일반적으로, 기둥-보 접합구조물은 건축물에서 기둥, 보 그리고 기둥과 보를 연결하는 접합부재를 포함하여 구조물을 일컫는다. Generally, a column-to-beam joint structure refers to a structure including a joining member that connects columns, beams, and columns to beams in a building.

최근 초고층 건물에 대한 수요가 증가하고 있으며, 고강도의 지진으로 인한 건물의 붕괴를 막고 피해를 극소화하기 위하여 내진설계에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 이에 따라 지진 발생시를 대비할 수 있도록 안정적인 내진성능을 갖는 기둥-보 접합구조물에 대한 관심 및 필요성도 함께 증가하고 있다.Recently, the demand for high-rise buildings has been increasing, and interest in seismic design has been greatly increased in order to prevent collapse of building due to high-strength earthquake and minimize damage. Therefore, interest and necessity for a column-to-beam joint structure with stable seismic performance to cope with an earthquake is also increasing.

이같은 기둥-보 접합구조물과 관련하여 몇 가지 형태를 살펴보면, 2004년 일본의 S. Kishiki 등은 손상제어가 가능한 기둥과 보의 접합구조물에 대한 실험적 연구를 진행하였다. 도 1은 당시 제안되었던 접합구조물이 보여준다. 이에 따르면 각형강관 기둥에 대하여 보의 상부 플랜지와 하부 플랜지만 볼트 체결에 의해 접합된 형태이며, 보의 하부 플랜지에는 손상제어를 목적으로 강재 댐퍼가 부착되어 있었다. 실험결과, 작용하는 하중으로 인한 손상은 보의 하부 플랜지에 부착된 강재 댐퍼에 주로 집중되었으며 안정적인 이력특성을 나타내었다.In 2004, S. Kishiki et al. Conducted an experimental study on the joining structures of beams and beams capable of damages control. Fig. 1 shows the bonding structure proposed at the time. According to this, only the upper flange and the lower flange of the beam are joined to each other by the bolt fastening, and the lower flange of the beam is equipped with the steel damper for the purpose of damage control. Experimental results show that the damage due to the applied load is concentrated mainly on the steel damper attached to the lower flange of the beam and has stable hysteresis characteristics.

한편, 2006년 한국에서 오상훈 등은 도 2에서 볼 수 있는 것처럼, 기둥에 대하여 보의 상부는 기존의 스플릿 티(Split-T)를 고력볼트로 체결하여 회전 중심의 기능을 하도록 하고, 보의 하부는 슬릿 플레이트(Slit type plate)를 고력볼트로 체결함으로써 변형 발생을 주로 보의 하부 플랜지의 접합부에 집중하게 하는 기둥-보 접합구조물을 제안하기도 하였다.On the other hand, in Korea in 2006, Oh Sang Hoon et al., As shown in FIG. 2, the upper part of the beam with respect to the column is made to function as the center of rotation by fastening the existing split- Proposed a column-to-beam joint structure that causes the occurrence of deformation to be mainly concentrated at the joint of the lower flange of the beam by fastening the slit type plate with a high-strength bolt.

또한, 도 3은 2004년 한국에서 오상훈 등에 의해 연구되었던 또 다른 형태의 기둥-보 접합구조물을 나타낸 것이다. 이같은 구성에 따르면 기둥과 보를 접합하는 접합부가 기존의 리브 보강 형태와 비슷한 형태를 가지지만, 기존의 리브가 상대적으로 강성 및 내력이 크기 때문에 주위의 보에 응력이 집중되면서 손상을 야기할 수 있었다면, 이 접합부는 리브가 변형하면서 지진으로 인한 에너지를 흡수하도록 하여 주위의 기둥이나 보에는 손상이 발생하지 않도록 한 것이 특징이다. 연구결과 기둥이나 보의 소성변형은 극소화 하면서 접합부에서의 내력부담률이 높게 나타나 전반적으로 내진성능 향상에 효과적인 것으로 나타났다. Fig. 3 shows another type of column-to-beam joint structure that was studied by Oh Sang-hoon et al in 2004 in Korea. According to this configuration, if the joints joining the beam and the beam have a shape similar to that of the existing rib reinforcement, since the existing ribs have relatively high stiffness and strength, if the stress is concentrated on the surrounding beams, The joint is designed to absorb the energy due to the earthquake while deforming the ribs, so that damage to the surrounding columns and beam is prevented. The results show that the plastic deformation of column and beam is minimized while the load bearing ratio at the joint is high, which is effective in improving seismic performance as a whole.

하지만, 이같은 종래기술에 의한 기둥-보 접합구조물은 기둥과 보가 아닌 이들의 접합부에서 변형이 일어나도록 함으로써 지진으로 인한 에너지를 흡수하도록 하였다고는 하나, 지진 발생시 야기되는 다양한 상황에서 접합부 중 어느 부위에서 변형 및 손상이 발생할지 정확하게 예측하기 어려운 관계로 손상제어가 효과적으로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.However, the conventional column-to-beam joint structure absorbs the energy due to the earthquake by causing the deformation at the junction between the column and the beam but not the beam. However, in the various situations caused by the earthquake, And it is difficult to precisely predict whether or not damage will occur, so that damage control can not be effectively performed.

또한, 종래기술에 의한 기둥-보 접합구조물은 기둥과 보를 연결하는 접합부에서 수평방향으로 가해지는 압축력에 의해 면외좌굴이 일어나면서 쉽게 손상되는 문제점이 있었다. In addition, the column-to-beam joint structure according to the related art has a problem in that it is easily damaged when lateral buckling occurs due to the compressive force applied in the horizontal direction at the joining portion connecting the column and the beam.

뿐만 아니라, 강도 높은 지진의 발생으로 인해 거대수평력이 가해질 때 기둥과 보를 연결하는 접합부에서 파단이 일어나는 경우 건물에 대한 수직전단력을 전혀 저항할 수 없는 무기력한 상태가 되어 층 붕괴로까지 이어지는 치명적인 문제점이 있었다. In addition, when a large horizontal force is applied due to the occurrence of a strong earthquake, if the joints connecting the column and the beam are broken, the vertical shear force against the building can not be resisted at all, there was.

상기 문제들을 해소하기 위하여 본 출원인은 이미 2012년 1월 31일자에 출원한 '기둥-보 접합구조물 및 접합방법'(한국공개특허공보 제2013-0088462호)에 의하여 지진 발생시 수평방향으로 가해지는 압축력 및 인장력에 의한 변형 및 손상이 한 곳에 집중되도록 하여 효과적인 손상제어가 가능하고 그 변형 및 손상 부위가 파단되더라도 수직전단력을 적극적으로 저항할 수 있도록 함으로써 학계 및 업계에서 크게 각광받은 바 있다. In order to solve the above-mentioned problems, the present applicant has proposed a method in which a column-to-beam joint structure and a joining method (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0088462) filed on Jan. 31, And deformation and damage due to tensile force are concentrated in one place, so that effective damage control can be performed and the vertical shearing force can be actively resisted even if the deformation and damaged area are broken.

하지만 본 출원인이 출원하여 특허등록받은 한국공개특허공보 제2013-0088462호의 경우 접합부의 대부분의 손상이 댐퍼에 집중하도록 하여 주부재의 손상은 최소화하고, 층고에 영향을 주지 않으므로 사용성이 우수하며, 댐퍼 파단 이후 연직하중에 대한 대비가 마련되었다는 다양한 장점에도 불구하고, 축방향 거동 방식의 강재댐퍼를 사용함에 따라 압축력을 흡수할 때 면외좌굴이 발생하려는 경향을 억제하기 위한 추가적인 부재가 필요하였고, 강재 간 접촉에 의한 오버스트렝스가 발생하는 문제점이 있어서 이를 개선해야 하였다. However, according to Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0088462 filed by the present applicant and patented, most damages of the joint portion concentrate on the damper, thereby minimizing the damage of the main member and not affecting the stratification, In addition, there is a need for additional members to suppress the tendency of out-of-plane buckling to occur when absorbing the compressive force by using an axial-acting steel damper, There is a problem that oversteering occurs due to the above-mentioned problems.

공개특허공보 제2013-0088462호(2013.08.08)Patent Publication No. 2013-0088462 (Aug. 2013)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 지진 발생시 수평방향으로 가해지는 압축력 및 인장력에 의한 변형 및 손상이 한 곳에 집중되도록 하여 효과적인 손상제어가 가능하면서도 압축력 흡수시 면외좌굴 발생 경향이 없고 강재 간의 접촉에 의한 오버스트렝스가 발생하지 않도록 한 기둥-보 접합구조물 및 기둥-보 접합부 보강공법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the related art as described above, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling the damages caused by a compression force and a tensile force applied in a horizontal direction, The present invention provides a column-to-beam joint structure and a column-to-beam joint reinforcement method that does not tend to cause out-of-plane buckling during absorption of compressive force and does not cause over-

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 기둥-보 접합구조물은, 기둥의 측면에 대하여 보가 수평방향으로 설치된 건축물에 있어서, 상기 기둥의 측면 및 상기 보의 상면에 각각 덧대어져 체결되는 상부 수직판 및 상부 수평판을 일체로 구비하고, 상기 기둥과 보에 비해 연강으로 이루어져 소성변형이 가능하도록 한 상부 접합부재; 상기 기둥의 측면 및 상기 보의 하면에 각각 덧대어져 체결되는 하부 수직판 및 하부 수평판을 일체로 구비하고, 상기 기둥과 보에 비해 연강으로 이루어져 상기 기둥에 대한 보의 상대 변위에 따라 소성변형이 가능하도록 한 하부 접합부재;를 포함하며, 상기 하부 접합부재의 상기 하부 수평판은, 상기 하부 수직판에 후단부가 접합된 제1수평부, 상기 제1수평부의 선단부로부터 전방으로 연장된 제2수평부, 상기 제2수평부의 선단부로부터 전방으로 연장되어 상기 보의 하면에 체결되는 제3수평부로 이루어지되, 상기 하부 수평판의 제1수평부는, 중간 영역에 전후방향을 따라 형성된 변위부를 사이에 두고 좌편과 우편에 각각 전후방향을 따라 다수의 슬릿이 열을 지어 배치된 슬릿댐퍼부를 구비하여 상기 보의 하면에 체결된 제3수평부로부터 상기 제2수평부를 통해 수평방향으로 가해지는 일정 이상의 압축력 및 인장력을 흡수하면서 변형이 집중되도록 하며, 후단부에서는 상기 하부 수직판과 접합되는 좌측 끝단과 우측 끝단을 제외하고 좌우로 가로지르는 장공의 형태로 형성된 유격홀을 구비하여 좌편과 우편에 위치한 슬릿댐퍼부의 변형으로 허용되는 변위부의 전방 및 후방 변위를 수용할 수 있도록 한 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a column-to-beam joint structure according to the technical idea of the present invention is a structure in which beams are arranged in a horizontal direction with respect to a side surface of a column, An upper joining member integrally formed with the upper vertical plate and the upper horizontal plate, the upper joining member being made of milder steel than the column and the beam and capable of plastic deformation; A lower horizontal plate and a lower horizontal plate which are pierced and coupled to the side of the column and the lower surface of the beam, respectively, and are made of mild steel compared to the column and the beam, and plastic deformation Wherein the lower horizontal plate of the lower joining member includes a first horizontal portion joined to a rear end of the lower vertical plate and a second horizontal portion extending forward from the front end of the first horizontal portion, And a third horizontal portion extending forward from the front end portion of the second horizontal portion and fastened to the lower surface of the beam, wherein the first horizontal portion of the lower horizontal plate has a displacement portion formed along the forward / And a slit damper portion having a plurality of slits arranged in a row along the front and rear directions on the left and right sides, respectively, so as to extend from the third horizontal portion fastened to the lower surface of the beam to the second The deformation is concentrated while absorbing a compressive force and a tensile force equal to or greater than a certain level applied in the horizontal direction through the flat portion, and the deformation is concentrated at the rear end, except for the left end and the right end which are joined to the lower vertical plate, And the front and rear displacements of the displacement portions allowed by the deformation of the slit damper portion located at the left and the post are accommodated by the holes.

여기서, 상기 제2수평부는 상기 제1수평부의 변위부 좌우폭에 대응하도록 상기 제1수평부의 좌우폭보다 좁은 좌우폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. The second horizontal portion may have a smaller width than the first horizontal portion in correspondence with the width of the displacement portion of the first horizontal portion.

또한, 상기 제1수평부로부터 제2수평부를 거쳐 제3수평부에 이르는 하면 중앙에는 하부 수직리브가 형성되어 축방향 변형을 억제하도록 한 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, a lower vertical rib may be formed at the center of the lower surface extending from the first horizontal portion to the third horizontal portion through the second horizontal portion to suppress axial deformation.

또한, 상기 제1수평부의 좌측단부와 우측단부를 따라 각각 형성되고 후단부는 상기 하부 수직판에 접합된 측단 수직리브가 더 구비된 것을 특징으로 할 수 있다. Further, the rear end portion may be formed along the left end portion and the right end portion of the first horizontal portion, and the rear end portion may further include a side end vertical rib joined to the lower vertical plate.

또한, 상기 제1수평부의 좌측단부와 우측단부를 따라 형성된 측단 수직리브의 바깥쪽 외측면을 따라 각각 형성되고 후단부는 상기 하부 수직판에 접합된 측단 수평리브가 더 구비된 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the apparatus may further include a side-end horizontal rib formed along the outer side surface of the side-end vertical rib formed along the left end and the right end of the first horizontal portion, respectively, and the rear end thereof being joined to the lower vertical plate.

또한, 상기 측단 수직리브는 후단부로 갈수록 상하폭이 점진적으로 증가하고, 상기 측단 수평리브는 후단부로 갈수록 좌우폭이 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the vertical ribs of the side edges gradually increase in width toward the rear end portion, and the lateral width of the side end horizontal ribs gradually increases toward the rear end portion.

또한, 상기 상부 접합부재에는 상기 상부 수평판의 상면 중앙부와 상기 상부 수직판의 전면 중앙부를 따라 접합된 형태로 수직하게 형성된 상부 수직리브가 더 구비되어 보로부터 작용하는 연직하중을 기둥에 전달할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the upper joining member may further include an upper vertical rib formed vertically in the form of being joined along the central portion of the upper surface of the upper horizontal plate and the front central portion of the upper vertical plate so as to transmit the vertical load acting from the beam to the post . ≪ / RTI >

또한, 상기 상부 접합부재는, 상기 상부 수평판의 후단에서 상기 상부 수직판이 상측과 하측으로 연장된 T 스터브(T-stub)의 형태로 구비되며, 상기 하부 접합부재는, 상기 하부 수평판의 후단에서 상기 하부 수직판이 상측과 하측으로 연장된 T 스터브(T-stub)의 형태로 구비된 것을 특징으로 할 수 있다. Also, the upper joint member may be provided in the form of a T-stub extending from the rear end of the upper horizontal plate to the upper and lower sides of the upper vertical plate, And the lower vertical plate is provided in the form of a T stub extending upward and downward.

한편, 본 발명에 의한 기둥-보 접합시스템은, 기둥; 상기 기둥의 측면에 대하여 수평방향으로 설치되는 보;를 포함하며, 상기 기둥과 보의 접합부 보강을 위하여 전술된 기둥-보 접합구조물;을 더 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. Meanwhile, the column-to-beam bonding system according to the present invention includes: a column; And a beam installed horizontally with respect to a side surface of the column, the column-to-beam connection structure described above for reinforcing the joint between the column and the beam.

또한, 본 발명에 의한 기둥-보 보강공법은, 기둥의 측면에 대하여 보가 수평방향으로 설치된 건축물에 있어서, 전술된 기둥-보 접합구조물을 시공하여 상기 기둥과 보의 접합부를 보강할 수 있도록 한 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. In addition, the column-beam reinforcement method according to the present invention is a structure in which a beam is arranged in a horizontal direction with respect to a side surface of a column, in which the above-described column-to-beam joint structure is constructed so as to reinforce the joint between the column and the beam And is characterized by its technical structure.

본 발명에 의한 기둥-보 접합구조물 및 기둥-보 접합부 보강공법은, 지진 발생시 수평방향으로 가해지는 압축력 및 인장력에 의한 변형 및 손상을 하부 접합부재의 슬릿댐퍼부에 의해 한 곳에 집중되도록 함으로써 효과적인 손상제어가 가능하다.The column-to-beam joint structure and the column-to-beam joint reinforcement method according to the present invention can prevent the deformation and damage caused by the compressive force and the tensile force applied in the horizontal direction at the time of occurrence of an earthquake by concentrating them in one place by the slit damper section of the lower joint member, Control is possible.

또한, 본 발명은 지진 발생시 수평방향으로 가해지는 압축력 및 인장력에 의한 변형 및 손상이 한 곳에 집중되도록 하여 효과적인 손상제어가 가능하면서도 압축력 흡수시 면외좌굴 발생 경향이 없어서 면외좌굴을 억제하기 위한 추가적인 시설이 불필요하며, 기둥-보 접합부의 회전방향이 다르더라도 슬릿댐퍼부가 동일한 거동을 하면서 강재 간의 접촉에 의한 오버스트렝스가 발생하지 않는 장점이 있다. The present invention also provides an additional facility for suppressing out-of-plane buckling because there is no tendency for out-of-plane buckling to occur when compressive force is absorbed while effective damage control is possible by concentrating deformation and damage caused by compressive and tensile forces applied in a horizontal direction at the time of an earthquake There is an advantage that the slip damper portion behaves in the same manner and the oversteering due to the contact between the steel materials does not occur even if the rotational direction of the column-to-beam joint portion is different.

도 1 내지 3은 종래기술에 의한 기둥-보 접합구조물에 대해 설명하기 위한 참조도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 구성을 설명하기 위한 분해사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 측면도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 상부 접합부재의 사시도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 상부 접합부재의 측면도
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 하부 접합부재의 사시도
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 하부 접합부재의 측면도
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 하부 접합부재의 정면도
도 12a 및 도 12b는 인장방향 하중 작용시 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 동작 및 작용을 설명하기 위한 참조도
도 13a 내지 도 13b는 압축방향 하중 작용시 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 동작 및 작용을 설명하기 위한 참조도
도 14a는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 구조성능을 확인하기 위한 실험예에서 해석모델의 회전거동시 접합부 회전간 4% rad에서의 von-Mises 응력분포도
도 14b는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 구조성능을 확인하기 위한 실험예에서 비교모델의 회전거동시 접합부 회전간 4% rad에서의 von-Mises 응력분포도
도 15는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 구조성능을 확인하기 위한 실험예에서 해석모델의 회전거동시 하중-변위 관계 그래프
도 16은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 구조성능을 확인하기 위한 실험예에서 해석모델의 회전거동시 보와 슬릿댐퍼부의 변형률 분포 그래프1 to 3 are cross-sectional views for explaining a conventional column-to-beam bonded structure;
4 is a perspective view of a column-to-beam connection structure according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view for explaining a structure of a column-to-be-joined structure according to an embodiment of the present invention.
6 is a side view of a column-to-beam joint structure according to an embodiment of the present invention
7 is a perspective view of the upper joining member in the post-joining structure according to the embodiment of the present invention.
8 is a side view of the upper joining member in the post-joining structure according to the embodiment of the present invention
Fig. 9 is a perspective view of a lower joining member in the column-to-joining structure according to the embodiment of the present invention. Fig.
10 is a side view of the lower joining member in the post-joining structure according to the embodiment of the present invention
11 is a front view of the lower joining member in the post-joining structure according to the embodiment of the present invention
Figs. 12A and 12B are views for explaining the operation and operation of the column-to-be-bonded structure according to the embodiment of the present invention in the tensile direction loading action
FIGS. 13A to 13B are views for explaining the operation and action of the column-to-beam joint structure according to the embodiment of the present invention in the compression direction load operation
14A is a graph showing the von-Mises stress distribution at 4% rad between joint rotations during the rotational behavior of the analytical model in the experimental example for confirming the structural performance of the column-to-beam joint structure according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14B is a graph showing the von-Mises stress distribution at 4% rad between joint rotations during the rotation of the comparative model in the experimental example for confirming the structural performance of the column-
15 is a graph showing load-displacement relationship graphs in the rotational behavior of the analytical model in the experimental example for confirming the structural performance of the column-to-beam joint structure according to the embodiment of the present invention
16 is a graph showing the strain distribution of beams and slit damper portions in the rotational behavior of the analytical model in the experimental example for confirming the structural performance of the column-to-beam joint structure according to the embodiment of the present invention

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 기둥-보 접합구조물 및 기둥-보 접합부 보강공법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.The column-to-beam joint structure and the column-to-beam joint reinforcement method according to the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention, and are actually shown in a smaller scale than the actual dimensions in order to understand the schematic structure.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, the terms first and second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 구성을 설명하기 위한 분해사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 측면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 상부 접합부재의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 상부 접합부재의 측면도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 하부 접합부재의 사시도이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 하부 접합부재의 측면도이며, 도 11은 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물에서 하부 접합부재의 정면도이다. FIG. 4 is a perspective view of a column-to-bevethed joint structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a structure of a column-tootain jointed structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective view of an upper joining member in a column-to-beam joining structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a side view of a column- 9 is a perspective view of a lower joining member in a column-to-joining structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a side view of a lower joining member in a column- 11 is a front view of the lower joining member in the post-joining structure according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물은 지진 발생시 수평방향으로 가해지는 압축력 및 인장력에 의한 변형 및 손상이 한 곳에 집중되도록 하여 효과적인 손상제어가 가능하도록 구성된다. 또한, 압축력을 흡수할 때 면외좌굴 발생 경향을 극소화할 수 있으며 강재 간의 접촉에 의한 오버스트렝스의 문제가 발생하지 않도록 구성된다. The column-to-beam joint structure according to an embodiment of the present invention is configured to enable effective damage control by concentrating deformation and damage due to compressive and tensile forces applied in a horizontal direction at the time of occurrence of an earthquake. In addition, the tendency of out-of-plane buckling can be minimized when the compressive force is absorbed and the problem of over-stress due to contact between the steel materials does not occur.

이를 위해 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물은, 고강도 강으로 이루어진 기둥(110), 상기 기둥(110)의 측면에 대하여 보(120)가 수평방향으로 설치된 보-기둥 접합부를 보강하기 위해 상부 접합부재(130)와 하부 접합부재(140)를 주요 구성요소로 포함하여 이루어진다. To this end, the column-to-beam connection structure according to an embodiment of the present invention includes a column 110 made of high-strength steel, a reinforcement of a beam-column joint in which the beam 120 is installed in a horizontal direction with respect to a side surface of the column 110 The upper joining member 130 and the lower joining member 140 as main components.

상기 상부 접합부재(130)는, 상기 기둥(110)의 측면과 상기 보(120)의 상면을 연결하여 지지하는 상부 접합부를 형성한다. 이를 위해 상기 상부 접합부재(130)는 소성변형이 가능한 연강으로 이루어지며, 상기 기둥(110)의 측면을 담당하여 덧대어진 형태로 볼트 체결에 의해 접합되는 상부 수직판(130a)과 상기 보(120)의 상면을 담당하여 덧대어진 형태로 볼트 체결에 의해 접합되는 상부 수평판(130b)을 일체로 포함한다. 여기서, 상기 상부 수평판(130b)의 볼트 체결은 상기 보(120)의 웨브를 회피하여 상부 플랜지에만 이루어지도록 주의하며 상부 수평판(130b)의 단면적은 보(120)의 플랜지 단면적 이상으로 확보한다. 상기 상부 수평판(130b)은 접합부의 회전거동시 회전축의 역할을 한다. 상기 상부 접합부재(130)는 상부 수평판(130b)의 일단에서 상부 수직판(130a)이 상측과 하측으로 연장된 T 스터브(T-stub)의 형태로 구비된다.The upper joining member 130 forms an upper joining portion that connects and supports the side surface of the column 110 and the upper surface of the beam 120. [ The upper joint member 130 is made of mild steel capable of plastic deformation and includes an upper vertical plate 130a joined to the column 110 by bolts in a padded form, And an upper horizontal board 130b joined together by bolting in a padded form. Here, the bolts of the upper horizontal plate 130b should be avoided by avoiding the web of the beam 120 so that only the upper flange is formed, and the cross-sectional area of the upper horizontal plate 130b is secured to be not less than the flange sectional area of the beam 120 . The upper horizontal plate 130b serves as a rotating shaft during a rotational movement of the joint portion. The upper joining member 130 is provided in the form of a T stub extending from the upper end of the upper horizontal plate 130b to the upper and lower sides of the upper vertical plate 130a.

상기 상부 접합부재(130)에는 상부 수평판(130a)의 상면 중앙부와 상부 수직판(130b)의 전면 중앙부를 따라 접합된 형태로 수직하게 형성된 상부 수직리브(130c)가 더 구비된다. 이처럼 상기 상부 접합부재(130)에 상부 수직리브(130c)가 구비되면 보(120)로부터 작용하는 연직하중을 기둥(110)에 전달할 수 있도록 함으로써 하부 접합부재(140)의 슬릿댐퍼부(141a)가 파단되더라도 기둥(110)과 보(120)가 분리되지 않도록 해주는 동시에 보에 작용하는 전단력 및 일부 모멘트에 저항할 수 있도록 해준다.  The upper joining member 130 is further provided with an upper vertical rib 130c vertically formed to be joined along the center of the upper surface of the upper horizontal plate 130a and the front center of the upper vertical plate 130b. When the upper vertical rib 130c is provided on the upper joining member 130 as described above, the vertical load acting from the beam 120 can be transmitted to the column 110, so that the slit damper portion 141a of the lower joining member 140, The column 110 and the beam 120 are prevented from being separated from each other and at the same time, the shear force and the moment acting on the beam can be resisting.

상기 하부 접합부재(140)는, 상기 기둥(110)의 측면과 상기 보(120)의 하면을 연결하여 지지하는 역할을 수행하면서 지진 발생시 가해지는 압축력 및 인장력을 흡수하고 변형 및 손상을 제한된 곳으로 집중시켜 손상제어가 가능하게 하는 역할을 수행한다. 특히 기둥(110)과 보(120)의 회전거동으로 인한 압축력을 흡수하는 경우, 슬릿댐퍼부(141a)와 유격홀(141b)의 작용에 의해 면외좌굴이 발생하려는 경향이 없으며, 기둥-보 접합부의 회전방향에 관계없이 슬릿댐퍼부(141a)가 동일한 휨, 전단거동을 하기 때문에 강재 간 접촉에 의한 오버스트렝스가 발생하지 않도록 구성된다. The lower joining member 140 supports the side surface of the column 110 and the lower surface of the beam 120 to support and support the compressive and tensile forces applied when an earthquake occurs, So that the damage control can be performed. In particular, when absorbing the compressive force due to the rotational movement of the column 110 and the beam 120, there is no tendency for out-of-plane buckling to occur due to the action of the slit damper portion 141a and the clearance hole 141b, Since the slit damper portion 141a performs the same bending and shearing action irrespective of the rotating direction of the slit damper portion 141a, no overstrength due to the contact between the steel materials occurs.

이를 위해 상기 하부 접합부재(140)는 상부 접합부재(130)와 마찬가지로 소성변형이 가능한 연강으로 이루어지며, 상기 기둥(110)의 측면을 담당하여 덧대어진 형태로 볼트 체결에 의해 접합되는 하부 수직판(140a)과 상기 보(120)의 하면을 담당하여 덧대어진 형태로 볼트 체결에 의해 접합되는 하부 수평판(140b)을 일체로 포함한다. 상기 하부 수평판(140b)의 볼트 체결은 상기 보(120)의 웨브를 회피하여 하부 플랜지에만 이루어지도록 주의한다. 또한, 상기 하부 접합부재(140)는 하부 수평판(140b)의 일단에서 하부 수직판(140a)이 상측과 하측으로 연장된 형태의 T 스터브(T-stub)로 구비된다. The lower joining member 140 is made of a soft steel that can be plastically deformed like the upper joining member 130. The lower joining member 140 is joined to the lower joining member 140 by a bolt- (140a) and a lower horizontal plate (140b) which is joined to the lower surface of the beam (120) by bolting in a padded form. The bolts of the lower horizontal plate 140b are prevented from being welded to the web 120 so that only the lower flange is formed. The lower joining member 140 is provided with a T stub having a shape in which a lower vertical plate 140a extends upward and downward from one end of the lower horizontal plate 140b.

상기 하부 접합부재(140)의 하부 수평판(140b)은, 상기 하부 수직판(140a)에 후단부가 접합된 제1수평부(141), 상기 제1수평부(141)의 선단부로부터 전방으로 연장된 제2수평부(142), 상기 제2수평부(142)의 선단부로부터 전방으로 연장되어 상기 보(120)의 하면에 체결되는 제3수평부(143)로 이루어진다. 여기서 상기 하부 수평판(140b)의 제1수평부(141)는, 중간 영역에 전후방향을 따라 형성된 변위부(AR)를 사이에 두고 좌편과 우편에 각각 전후방향을 따라 다수의 슬릿이 열을 지어 배치된 슬릿댐퍼부(141a)를 구비한다. 그리고 상기 슬릿댐퍼부(141a)와 함께 제1수평부(141)의 후단부에서는 하부 수직판(140a)과 접합되는 좌측 끝단과 우측 끝단을 제외하고 좌우로 가로지르는 장공의 형태로 형성된 유격홀(141b)을 구비한다. The lower horizontal plate 140b of the lower joining member 140 includes a first horizontal portion 141 having a rear end joined to the lower vertical plate 140a and a second horizontal portion 141 extending forward from the front end of the first horizontal portion 141 And a third horizontal portion 143 extending forward from the distal end of the second horizontal portion 142 and fastened to the lower surface of the beam 120. [ The first horizontal portion 141 of the lower horizontal plate 140b is provided with a plurality of slits arranged in the longitudinal direction along the left side and the postal side with a displacement portion AR formed along the forward and backward directions interposed therebetween And a slit damper portion 141a arranged to be disposed. At the rear end of the first horizontal portion 141 together with the slit damper portion 141a, a left end and a right end which are joined to the lower vertical plate 140a are formed. 141b.

이처럼 하부 접합부재(140)에 슬릿댐퍼부(141a)와 유격홀(141b)을 구비한 구성에 따르면 보의 하면에 체결된 제3수평부(143)로부터 제2수평부(142)를 통해 수평방향으로 가해지는 일정 이상의 압축력 및 인장력을 상기 제1수평부(141)의 슬릿댐퍼부(141a)가 흡수하면서 변형이 집중되도록 할 수 있다. 이로써 손상제어가 용이해지고, 상부 접합부재(130)와 비교하여 하부 접합부재(140)에 연신율이 증가하면서 지진 발생시 상부 접합부재(130)를 회전축으로 하는 전체 거동도 분명하게 이루어져 지진으로 인한 거동의 예측 및 해석도 용이해진다. The slit damper portion 141a and the clearance hole 141b are formed in the lower joining member 140 from the third horizontal portion 143 coupled to the lower surface of the beam through the second horizontal portion 142, So that the deformation can be concentrated while the slit damper portion 141a of the first horizontal portion 141 absorbs the compressive force and the tensile force. As a result, the damage control is facilitated, and the elongation rate of the lower joining member 140 is increased as compared with the upper joining member 130, and the overall behavior of the upper joining member 130 with the rotation axis at the time of occurrence of an earthquake is also clearly made, Prediction and interpretation becomes easy.

여기서, 주목할 수 있는 점은 2열의 슬릿댐퍼부(141a)와 유격홀(141b)을 구비하는 구성에 의해 하부 접합부재(140)의 하부 수평판(140b) 전체를 전후방향(축방향)으로 관통하는 중간영역에서는 소성변형이 일어나지 않고 변위되도록 하였다는 점이다. 이로써 압축력을 흡수하는 경우에도 변위부(AR)가 변형되는 것이 아니라 기둥 쪽으로 밀리는 형태로 변위되면서 면외좌굴이 발생하려는 경향이 없으며, 기둥-보 접합부의 회전방향에 관계없이 슬릿댐퍼부(141a)에서 동일한 휨, 전단거동을 하므로 강재 간 오버스트렝스가 발생하지 않게 된다. It should be noticed that the entire lower water leveling plate 140b of the lower joining member 140 is passed through in the forward and backward direction (axial direction) by the structure including the two rows of the slit damper portions 141a and the clearance holes 141b The plastic deformation does not occur and the displacement is made. Thus, even when the compressive force is absorbed, the displaced portion AR is not deformed, but is displaced toward the column so that it does not tend to cause out-of-plane buckling. Regardless of the rotational direction of the column- The same warping and shearing behaviors do not occur, so that the overstrength between the steel materials does not occur.

상기 하부 접합부재(140)에서 상기 제2수평부(142)는 상기 제1수평부(141)의 변위부(AR) 좌우폭에 대응하도록 상기 제1수평부(141)의 좌우폭보다 좁게 형성되며, 상기 제1수평부(141)로부터 제2수평부(142)를 거쳐 제3수평부(143)에 이르는 하면 중앙에는 하부 수직리브(144)가 형성된다. 이로써, 기둥-보 접합부의 회전거동시 제3수평부(143)로부터 제2수평부(142)를 통해 가해지는 압축력 및 인장력이 상기 제1수평부(141)의 변위부(AR)를 통해 슬릿댐퍼부(141a)에 전달되는 과정에서 변형이 슬릿댐퍼부(141a)에 확실하게 집중되도록 할 수 있다. The second horizontal portion 142 of the lower joining member 140 is narrower than the width of the first horizontal portion 141 to correspond to the width of the displacement portion AR of the first horizontal portion 141, A lower vertical rib 144 is formed at the center of the lower surface extending from the first horizontal portion 141 to the third horizontal portion 143 through the second horizontal portion 142. The compressive force and the tensile force applied from the third horizontal portion 143 through the second horizontal portion 142 during the rotational movement of the column-to-beam connection portion are transmitted through the displacement portion AR of the first horizontal portion 141, The deformation can be surely concentrated on the slit damper portion 141a in the process of being transmitted to the damper portion 141a.

한편, 상기 하부 접합부재(140)에서 하부 수평판(140b)의 제1수평부(141) 좌측단부와 우측단부를 따라 측단 수직리브(140c)와 측단 수평리브(140d)가 더 구비된다. 상기 측단 수직리브(140c)의 경우 제1수평부(141)의 좌측단부와 우측단부를 따라 각각 형성되고 그 후단부는 하부 수직판(140a)에 접한다. 이같은 좌우 한 쌍의 측단 수직리브(140c)를 구비하는 구성에 의하면 제1수평부(141)에 작용하는 수평반력을 효과적으로 기둥에 전달하고, 과대 변형 발생시 야기될 수 있는 보 하부 측의 횡좌굴을 방지하는데 도움이 된다. 상기 측단 수직리브(140c)는 구조적 안정성을 위해 후단부로 갈수록 상하폭이 점진적으로 증가하는 형상을 갖는다. The lower joining member 140 further includes a side end vertical rib 140c and a side end horizontal rib 140d along the left end and the right end of the first horizontal portion 141 of the lower horizontal plate 140b. In the case of the side vertical ribs 140c, they are formed along the left and right ends of the first horizontal portion 141, respectively, and the rear end portions thereof contact the lower vertical plate 140a. According to the configuration including the pair of right and left side vertical vertical ribs 140c, the horizontal reaction force acting on the first horizontal portion 141 is effectively transmitted to the column, and the lateral buckling on the lower side of the beam, . For the sake of structural stability, the side vertical ribs 140c have such a shape that the vertical width gradually increases toward the rear end.

상기 측단 수평리브(140d)의 경우 상기 제1수평부(141)의 좌측단부와 우측단부를 따라 형성된 측단 수직리브(140c)의 바깥쪽 외측면을 따라 각각 형성되고 후단부는 하부 수직판(140a)에 접합된다. 이같은 좌우 한 쌍의 측단 수평리브(140d)가 더 구비되면 2열의 슬릿댐퍼부(141a)가 휨, 전단거동을 하는 경우 제1수평부(141)의 너비는 역학적으로 줄어들려는 경향을 갖는데, 이때 제1수평부(141)의 바깥쪽 양편에서 측단 수평리브(140d)가 충분한 내력과 강성을 제공하여 보다 확실하게 슬릿댐퍼부(141a)로의 손상집중을 유도할 수 있는 것이다. 상기 측단 수평리브(140d)는 후단부로 갈수록 좌우폭이 점진적으로 증가하는 형상을 갖는다. In the case of the side end horizontal ribs 140d, each of the side end horizontal ribs 140d is formed along the outer side surface of the side end vertical rib 140c formed along the left end and the right end of the first horizontal portion 141, Respectively. When the left and right side horizontal horizontal ribs 140d are further provided, the width of the first horizontal portion 141 tends to decrease dynamically when the slit damper portions 141a of the two rows are bent and sheared, The side end horizontal ribs 140d on both sides of the first horizontal portion 141 provide sufficient strength and rigidity to more reliably guide the damage to the slit damper portion 141a. The side end horizontal ribs 140d have a shape in which the widthwise width gradually increases toward the rear end portion.

상기 기둥(110)은 다양한 형태의 것으로 구비될 수 있으며, 도면에 도시된 것처럼 H형강에 강도를 보강할 수 있도록 다수의 철판을 추가한 형태의 것이 바람직하다. 상기 보(120) 역시 다양한 형태의 것으로 구비될 수 있으며, 도면에 도시된 것처럼 수직한 웨브를 중심으로 그 상단과 하단에 상부 플랜지와 하부 플랜지가 일체로 형성된 H형강으로 구비하는 것이 바람직하다. 본 발명의 경우 도면에 도시된 것처럼 보(120)에 대한 상부 수평판(130b)과 하부 수평판(140b)의 볼트 체결이 보(120)의 웨브를 회피하여 상부 플랜지와 하부 플랜지에 대해서만 이루어지도록 하여 건물의 하중을 지탱하는 중심적인 역할을 하는 보(120)의 웨브에 어떠한 손상도 입히지 않게 되도록 하는 것이 바람직하다. The column 110 may have various shapes, and it is preferable that a plurality of steel plates are added to reinforce the strength of the H-shaped steel as shown in the figure. The beam 120 may also be provided in various forms, and it is preferable that the beam 120 is formed as an H-shaped steel having an upper flange and a lower flange integrally formed at the upper and lower ends thereof with a vertical web as a center as shown in the figure. In the case of the present invention, bolting of the upper horizontal plate 130b and the lower horizontal plate 140b with respect to the beam 120 avoids the web of the beam 120 so that only the upper flange and the lower flange are formed So as to prevent any damage to the web of the beam 120 serving as a center for supporting the load of the building.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 동작 및 작용을 첨부한 도면에 의거 간략히 설명하면 다음과 같다. 도 12a 내지 도 13b는 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물의 동작 및 작용을 설명하기 위한 참조도이다.The operation and operation of the post-joining structure according to the embodiment of the present invention will be briefly described below with reference to the accompanying drawings. 12A to 13B are reference views for explaining the operation and operation of the post-joining structure according to the embodiment of the present invention.

먼저, 도 12a에 도시된 것처럼 지진동과 같은 반복하중 발생으로 인해 수평방향으로 인장력(F1)이 가해지는 경우, 도 12b에 도시된 것처럼 하부 접합부재(140)의 슬릿댐퍼부(141a)가 집중적으로 에너지를 흡수하여 휨, 전단거동하면서 인장력(F1)에 대응하게 된다.12A, when a tensile force F1 is applied in the horizontal direction due to the occurrence of repeated loads such as earthquake-induced vibrations, the slit damper portion 141a of the lower joining member 140, as shown in FIG. 12B, And absorbs the energy to cope with the tensile force F1 while flexing and shearing.

또한, 도 13a에 도시된 것처럼 압축력(F2)이 가해지는 경우, 도 13b에 도시된 것처럼 하부 접합부재(140)의 슬릿댐퍼부(141a)가 집중적으로 에너지를 흡수하여 휨, 전단거동하면서 상기 압축력(F2)에 대응하게 된다. 이때 하부 접합부재(140)의 제1수평부(141)의 변위부(AR)와 상대적으로 폭이 좁게 형성된 제2수평부(142)가 기둥쪽으로 밀려서 변위되지만 이러한 후방 변위를 유격홀(141b)이 수용하면서 면외좌굴이 발생하려는 경향 자체가 없거나 미미하여 면외좌굴을 억제하기 위한 추가적인 시설이 전혀 필요치 않음을 알 수 있다. 또한, 기둥-보 접합부의 회전방향이 달라 인장력과 압축력이 작용하더라도 도 12b와 도 13b에 도시된 것처럼 2열로 형성된 슬릿댐퍼부(141a)가 동일한 휨, 전단거동을 하기 때문에 강재 간 접촉에 의한 오버스트렝스가 발생하지 않는다. 13A, when the compressive force F2 is applied as shown in FIG. 13B, the slit damper portion 141a of the lower joining member 140 absorbs energy intensively to flex and shear, (F2). At this time, the second horizontal part 142, which is relatively narrower than the displacement part AR of the first horizontal part 141 of the lower joint member 140, is displaced toward the column, , There is little or no tendency for out-of-plane buckling to occur, which means that no additional facilities are needed to suppress lateral buckling. In addition, even if a tensile force and a compressive force are applied due to a difference in the direction of rotation of the column-to-beam joint, the slit damper portion 141a formed in two rows as shown in Figs. 12B and 13B has the same warpage and shear behavior, Strength does not occur.

계속해서 아래에서는 본 발명의 실시예를 통해 제안한 기둥-보 접합구조물의 구조성능을 확인하기 위한 실험결과를 설명하기로 한다.Hereinafter, the experimental results for confirming the structural performance of the column-to-beam joint structure proposed through embodiments of the present invention will be described.

실험예: 구조성능 평가를 위한 해석Experimental Example: Analysis for structural performance evaluation

본 실험에서는 본 발명의 실시예를 통해 제안한 기둥-보 접합구조물의 구조성능을 평가 및 입증하기 위하여 비선형유한요소해석 프로그램을 통하여 주요성능을 확인하였다. 본 실험을 위해 도 14a에 도시된 것처럼 기둥-보 접합구조물을 실물 사이즈로 모델링한 해석모델을 마련하였으며 접합부를 구성하는 보의 단면은 600ㅧ200ㅧ11ㅧ17이고 기둥의 단면은 400ㅧ400ㅧ15ㅧ25로 설정하였다. 해석모델에서 슬릿댐퍼부의 항복내력은 보의 항복내력의 60%로 설계하였고 보와 기둥, 해석모델의 물성치는 모두 SS400강재 물성치를 적용하였다. 또한 해석결과 비교를 위하여 도 14b에 도시된 종래의 1/4원형 용접접근공을 가지는 전용접 접합부 모델을 추가적으로 모델링하였다. 경계조건은 기둥 부재의 양 단부를 x, y, z방향에 대하여 변위를 구속하였고, 보 부재의 자유단에서 상향으로 200mm(=5%rad)만큼 강제변위를 적용하였다. In this experiment, the nonlinear finite element analysis program was used to verify and verify the structural performance of the proposed column - beam connection structure. For this experiment, an analytical model was developed to model the column-to-beam joint structure as shown in Fig. 14a. The cross section of the beam consists of 600 ㅧ 200 ㅧ 11 ㅧ 17, and the section of the column is 400 ㅧ 400 ㅧ 15 ㅧ 25. In the analytical model, the yield strength of the slit damper section was designed to be 60% of the yield strength of the beam, and the material properties of beam, column, and analytical model were all applied to SS400 steel material properties. Also, for the comparison of the analysis results, the entire weld joint model having the conventional 1/4 circular welding approach shown in FIG. 14B was additionally modeled. The boundary condition constrained displacement at both ends of the column member in the x, y, and z directions, and forced displacement by 200 mm (= 5% rad) upward from the free end of the beam member.

먼저, 본 실험을 통한 해석결과에 따른 하중-변위 관계는 도 15와 같다. 본 발명에 따른 해석모델이 적용된 기둥-보 접합부의 항복내력은 보의 항복내력의 60% 정도로 나타났으며, 설계상의 목표내력이 실제 해석결과치와 유사한 대응을 이루었다. 도 14b에 나타난 종래기술에 의한 전용접 접합부의 경우 최대응력발생지점이 보의 단부 플랜지 및 용접접근공 근처이며 보에 작용하는 응력이 전체적으로 크게 나타나는 것을 확인할 수 있는 반면, 금번 개발된 해석모델이 적용된 접합부의 경우 도 14a에서 볼 수 있듯이 최대응력발생지점이 슬릿댐퍼부에서 발현된 것을 확인할 수 있었고 기둥 및 보의 경우 탄성거동의 머무름에 따라 접합부에 발생하는 손상이 슬릿댐퍼부에 집중되는 현상을 관찰할 수 있었다. First, the load-displacement relation according to the result of analysis through this experiment is shown in FIG. The yield strength of the column - beam joint with the analytical model according to the present invention is about 60% of the yield strength of the beam, and the design target strength is similar to the actual analysis result. In the case of the welded joint according to the prior art shown in FIG. 14B, it can be seen that the maximum stress generation point is near the end flange of the beam and the welding approach ball, and the stress acting on the beam is largely seen as a whole. On the other hand, 14A, it can be seen that the maximum stress generating point is expressed in the slit damper portion, and in the case of the column and beam, the damage occurring at the joint portion is concentrated in the slit damper portion due to the retention of the elastic behavior Could.

위 언급된 본 실험결과를 통해 본 발명의 실시예에 의한 기둥-보 접합구조물이 지진 발생시 야기되는 변형 및 손상을 2열로 좌편과 우편에 구비된 슬릿댐퍼부(141a)에 집중되도록 하여 효과적인 손상제어가 가능하다는 점과 매우 안정적인 이력특성을 갖는다는 점을 충분히 확인할 수 있었다. 또한, 하부 접합부재(140)의 하부 수평판(140b) 전체를 전후방향(축방향)으로 관통하는 중간영역에서는 응력 발생 정도가 상대적으로 미미하여 면외좌굴의 경향이 없다는 점도 확인할 수 있었다.According to the above-described experimental results, the column-to-beam joint structure according to the embodiment of the present invention concentrates deformation and damage caused when an earthquake occurs in two rows in the left and right slit damper portions 141a, And that it has very stable hysteresis characteristics. In addition, it is also confirmed that there is no tendency of out-of-plane buckling because the degree of stress generation is relatively small in the intermediate region passing through the entire lower horizontal plate 140b of the lower joining member 140 in the longitudinal direction (axial direction).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. 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 clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the following claims.

110 : 기둥 120 : 보
130 : 상부 접합부재 130a : 상부 수직판
130b : 상부 수평판 130c : 상부 수직리브
140 : 하부 접합부재 140a : 하부 수직판
140b : 하부 수평판 141a : 슬릿댐퍼부110: column 120: beam
130: upper joining member 130a: upper vertical plate
130b: upper horizontal plate 130c: upper vertical rib
140: lower joining member 140a: lower vertical plate
140b: Lower water level plate 141a: Slit damper part

Claims (10)

기둥의 측면에 대하여 보가 수평방향으로 설치된 건축물에 있어서,
상기 기둥의 측면 및 상기 보의 상면에 각각 덧대어져 체결되는 상부 수직판 및 상부 수평판을 일체로 구비하고, 상기 기둥과 보에 비해 연강으로 이루어져 소성변형이 가능하도록 한 상부 접합부재;
상기 기둥의 측면 및 상기 보의 하면에 각각 덧대어져 체결되는 하부 수직판 및 하부 수평판을 일체로 구비하고, 상기 기둥과 보에 비해 연강으로 이루어져 상기 기둥에 대한 보의 상대 변위에 따라 소성변형이 가능하도록 한 하부 접합부재;를 포함하며,
상기 하부 접합부재의 상기 하부 수평판은, 상기 하부 수직판에 후단부가 접합된 제1수평부, 상기 제1수평부의 선단부로부터 전방으로 연장된 제2수평부, 상기 제2수평부의 선단부로부터 전방으로 연장되어 상기 보의 하면에 체결되는 제3수평부로 이루어지되,
상기 하부 수평판의 제1수평부는, 중간 영역에 전후방향을 따라 형성된 변위부를 사이에 두고 좌편과 우편에 각각 전후방향을 따라 다수의 슬릿이 열을 지어 배치된 슬릿댐퍼부를 구비하여 상기 보의 하면에 체결된 제3수평부로부터 상기 제2수평부를 통해 수평방향으로 가해지는 일정 이상의 압축력 및 인장력을 흡수하면서 변형이 집중되도록 하며, 후단부에서는 상기 하부 수직판과 접합되는 좌측 끝단과 우측 끝단을 제외하고 좌우로 가로지르는 장공의 형태로 형성된 유격홀을 구비하여 좌편과 우편에 위치한 슬릿댐퍼부의 변형으로 허용되는 변위부의 전방 및 후방 변위를 수용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합구조물.In a structure in which a beam is arranged in a horizontal direction with respect to a side surface of a column,
An upper joining member integrally formed with the upper vertical plate and the upper horizontal plate pierced and coupled to the side of the column and the upper surface of the beam, the upper joining member being made of milder steel than the column and the beam,
A lower horizontal plate and a lower horizontal plate which are pierced and coupled to the side of the column and the lower surface of the beam, respectively, and are made of mild steel compared to the column and the beam, and plastic deformation A lower joining member capable of joining the lower joining member,
The lower horizontal board of the lower joining member includes a first horizontal portion joined to a rear end of the lower vertical plate, a second horizontal portion extending forward from the front end of the first horizontal portion, and a second horizontal portion extending forward from the front end of the second horizontal portion And a third horizontal part which is extended to be fastened to the lower surface of the beam,
Wherein the first horizontal portion of the lower horizontal board has a slit damper portion having a plurality of slits arranged in the longitudinal direction on the left side and the postal side with a displacement portion formed along the forward and backward directions in the intermediate region, So that the deformation is concentrated while absorbing a compressive force and a tensile force equal to or greater than a predetermined level applied in the horizontal direction through the second horizontal portion from the third horizontal portion fastened to the second horizontal portion, and the left end and the right end joined to the lower vertical plate are excluded And a through hole formed in the shape of a long hole extending transversely to the left and right so as to accommodate front and rear displacements of the displacement portion allowed by the deformation of the left and right slit damper portions. 제1항에 있어서,
상기 제2수평부는 상기 제1수평부의 변위부 좌우폭에 대응하도록 상기 제1수평부의 좌우폭보다 좁은 좌우폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합구조물.The method according to claim 1,
Wherein the second horizontal portion is formed to have a narrower width than a width of the first horizontal portion so as to correspond to a width of the displacement portion of the first horizontal portion. 제2항에 있어서,
상기 제1수평부로부터 제2수평부를 거쳐 제3수평부에 이르는 하면 중앙에는 하부 수직리브가 형성되어 축방향 변형을 억제하도록 한 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합구조물.3. The method of claim 2,
Wherein a bottom vertical rib is formed at a bottom center of the bottom portion extending from the first horizontal portion to the third horizontal portion through the second horizontal portion so as to suppress axial deformation. 제3항에 있어서,
상기 제1수평부의 좌측단부와 우측단부를 따라 각각 형성되고 후단부는 상기 하부 수직판에 접합된 측단 수직리브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합구조물.The method of claim 3,
And a side vertical rib formed at the left end and the right end of the first horizontal portion and having a rear end joined to the lower vertical plate. 제4항에 있어서,
상기 제1수평부의 좌측단부와 우측단부를 따라 형성된 측단 수직리브의 바깥쪽 외측면을 따라 각각 형성되고 후단부는 상기 하부 수직판에 접합된 측단 수평리브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합구조물.5. The method of claim 4,
And a side-end horizontal rib formed on the outer side surface of the side-end vertical ribs formed along the left and right ends of the first horizontal portion, respectively, and the rear end portion thereof is joined to the lower vertical plate. . 제5항에 있어서,
상기 측단 수직리브는 후단부로 갈수록 상하폭이 점진적으로 증가하고, 상기 측단 수평리브는 후단부로 갈수록 좌우폭이 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합구조물.6. The method of claim 5,
Wherein the side vertical ribs gradually increase in width toward the rear end portion and the lateral width of the side end horizontal ribs gradually increases toward the rear end portion. 제1항에 있어서,
상기 상부 접합부재에는 상기 상부 수평판의 상면 중앙부와 상기 상부 수직판의 전면 중앙부를 따라 접합된 형태로 수직하게 형성된 상부 수직리브가 더 구비되어 보로부터 작용하는 연직하중을 기둥에 전달할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합구조물.The method according to claim 1,
The upper joining member may further include an upper vertical rib formed vertically joined to a central portion of the upper surface of the upper horizontal plate and a central portion of the upper surface of the upper vertical plate so that a vertical load acting from the beam can be transmitted to the post. To-column joint structure. 제1항에 있어서,
상기 상부 접합부재는, 상기 상부 수평판의 후단에서 상기 상부 수직판이 상측과 하측으로 연장된 T 스터브(T-stub)의 형태로 구비되며,
상기 하부 접합부재는, 상기 하부 수평판의 후단에서 상기 하부 수직판이 상측과 하측으로 연장된 T 스터브(T-stub)의 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합구조물.The method according to claim 1,
The upper joint member is provided at a rear end of the upper horizontal plate in the form of a T stub extending upward and downward from the upper vertical plate,
Wherein the lower joint member is provided at a rear end of the lower horizontal plate in the form of a T stub extending upward and downward from the lower vertical plate. 기둥;
상기 기둥의 측면에 대하여 수평방향으로 설치되는 보;를 포함하며,
상기 기둥과 보의 접합부 보강을 위하여 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 기둥-보 접합구조물;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합시스템.Pillar;
And a beam installed in a horizontal direction with respect to a side surface of the column,
The column-to-beam connection system according to any one of claims 1 to 8, further comprising a column-to-beam connection structure for reinforcing the connection between the column and the beam. 기둥의 측면에 대하여 보가 수평방향으로 설치된 건축물에 있어서,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 기둥-보 접합구조물을 시공하여 상기 기둥과 보의 접합부를 보강하는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부 보강공법.In a structure in which a beam is arranged in a horizontal direction with respect to a side surface of a column,
A column-to-beam joint reinforcement method according to any one of claims 1 to 8, wherein the joint between the column and the beam is reinforced.
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