KR20210131678A - Connecting sturcture between column and beam - Google Patents

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KR20210131678A
KR20210131678A KR1020200050075A KR20200050075A KR20210131678A KR 20210131678 A KR20210131678 A KR 20210131678A KR 1020200050075 A KR1020200050075 A KR 1020200050075A KR 20200050075 A KR20200050075 A KR 20200050075A KR 20210131678 A KR20210131678 A KR 20210131678A
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Abstract

The present invention provides a joining structure of a column and a beam which can prevent brittle fractures by reinforcing the strength of a joining portion of a column and a beam. The joining structure of a column and a beam comprises: a column; a beam of which an end is joined to the column, and which has a pair of flange members installed to face each other and a web member connecting the gap between the pair of flange members; and a stiffener installed on a joining portion of the column and the beam. The stiffener includes: a first stiffener joined to the column and the flange members; a second stiffener joined to the flange members, and having a smaller width than the first stiffener; a third stiffener joined to the flange members and the second stiffener, and including a width increasing area of which the width increases in a direction of becoming farther away from the second stiffener, and a width decreasing area of which the width decreases in a direction of becoming farther away from the second stiffener; and a fourth stiffener joined to the flange members, formed between the first stiffener and the second stiffener, and having a curved line of which the cross section becomes smaller toward the second stiffener from the first stiffener.

Description

기둥과 보의 접합구조{CONNECTING STURCTURE BETWEEN COLUMN AND BEAM}Column and beam joint structure {CONNECTING STURCTURE BETWEEN COLUMN AND BEAM}

본 발명의 강도가 보강된 기둥과 보의 접합구조에 관한 것이다.The present invention relates to a joint structure of a column and a beam with reinforced strength.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.It should be noted that the content described in this section merely provides background information on the present invention and does not constitute the prior art.

최근 전세계적으로 지진 발생의 회수나 강도가 증가하고 있어, 내진설계에 대한 관심이 높아지고 있다. In recent years, as the number and intensity of earthquakes are increasing worldwide, interest in seismic design is increasing.

일반적으로 강구조물은 철근콘크리트조보다 가볍고, 변형능력이 우수하여 내진성능이 우수한 것으로 알려져 있다. In general, a steel structure is lighter than a reinforced concrete structure, and it is known that it has excellent deformability and thus excellent seismic performance.

하지만, 강구조물의 장점에도 불구하고, 큰 지진 발생시 힘이 집중되는 보-기둥 접합부쪽의 취성파단이 발생하여 건물이 붕괴되거나, 큰 피해로 이어진 사례들이 많다. However, despite the strengths of steel structures, there are many cases in which brittle fractures at the beam-column junction, where the force is concentrated, occur in the event of a large earthquake, resulting in the collapse of the building or major damage.

이는 강구조물의 재료뿐만 아니라 보, 기둥의 내력비, 보-기둥 접합상세, 용접 품질, 시공 등의 유기적인 관계가 중요하다. It is important not only to the material of the steel structure, but also to have an organic relationship such as the strength ratio of beams and columns, beam-column connection details, welding quality, and construction.

재료적인 측면에서는 최근 강구조 재료분야의 품질이 향상되어 항복비 0.85이하는 물론 0.8이하의 소재가 개발되어 내진성능에 유리해지고 있다. In terms of materials, the quality of steel structure materials has improved recently, and materials with a yield ratio of 0.85 or less as well as 0.8 or less have been developed, which is advantageous for seismic performance.

또한, 보-기둥 접합상세는 연성능력을 향상시키고 접합부쪽의 취성파단을 방지하고자 보 단면의 일부를 따내는 RBS공법 등이 있다. In addition, the beam-column connection details include the RBS method in which a part of the beam cross-section is removed to improve ductility and prevent brittle fracture on the side of the joint.

그리고 국내에서는 단부보강판을 부착하여 취성파단 방지 및 강도보강을 하고자 하는 시도들이 있다.And in Korea, there are attempts to prevent brittle fracture and reinforce strength by attaching end reinforcing plates.

KR 20-0279918 Y1KR 20-0279918 Y1

본 발명은 일 측면으로서, 기둥과 보의 접합부분의 강도를 보강하여 취성파단을 방지할 수 있는 기둥과 보의 접합구조를 제공하고자 한다.An aspect of the present invention is to provide a joint structure of a column and a beam capable of preventing brittle fracture by reinforcing the strength of the joint portion between the column and the beam.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 기둥; 단부가 상기 기둥에 접합되고, 대향되게 설치되는 한 쌍의 플랜지부재와, 상기 한 쌍의 플랜지부재의 사이를 연결하는 웨브부재를 구비하는 보; 및, 상기 기둥과 상기 보의 접합부분에 설치되는 스티프너;를 포함하고, 상기 스티프너는, 상기 기둥 및 상기 플랜지부재에 접합되는 제1 스티프너; 상기 플랜지부재에 접합되고, 상기 제1 스티프너에 비해 작은 폭을 가지는 제2 스티프너; 상기 플랜지부재 및 상기 제2 스티프너에 접합되고, 상기 제2 스티프너에서 멀어지는 방향으로 갈수록 폭이 증가하는 폭증가영역과, 상기 제2 스티프너에서 멀어지는 방향으로 갈수록 폭이 감소하는 폭감소영역을 포함하는 제3 스티프너; 및, 상기 플랜지부재에 접합되고 상기 제1 스티프너와 상기 제2 스티프너의 사이에 형성되며, 상기 제1 스티프너에서 제2 스티프너 방향으로 갈수록 단면이 감소하는 만곡라인이 형성되는 제4 스티프너;를 포함하는 기둥과 보의 접합구조를 제공한다.As an aspect for achieving the above object, the present invention is a pillar; a beam having an end joined to the column, a pair of flange members facing each other, and a web member connecting between the pair of flange members; and a stiffener installed at a joint portion between the column and the beam, wherein the stiffener includes: a first stiffener joined to the column and the flange member; a second stiffener joined to the flange member and having a smaller width than that of the first stiffener; A third part joined to the flange member and the second stiffener and including a width increasing region in which the width increases in a direction away from the second stiffener, and a width decreasing region in which the width decreases in a direction away from the second stiffener. stiffener; and a fourth stiffener joined to the flange member and formed between the first stiffener and the second stiffener, wherein a curved line whose cross section decreases from the first stiffener to the second stiffener is formed. Provides a joint structure for columns and beams.

바람직하게, 아래의 수학식 (1), (2)를 만족할 수 있다.Preferably, the following equations (1) and (2) may be satisfied.

수학식 (1):

Figure pat00001
Equation (1):
Figure pat00001

수학식 (2):

Figure pat00002
Equation (2):
Figure pat00002

여기서, L S : 스티프너의 길이, h: 보의 춤(높이), L S2 : 제2 스티프너의 길이, b f : 보의 플랜지부재의 폭이고, min(bf, h/3)은 b f 와 h/3 중 최소값을 의미한다.Here, L S : length of stiffener, h: dance (height) of beam, L S2 : length of second stiffener, b f : width of flange member of beam, min(bf, h/3) is b f and It means the minimum value among h/3.

바람직하게, 아래의 수학식 (3), (4), (5)을 만족할 수 있다.Preferably, the following equations (3), (4), (5) may be satisfied.

수학식 (3):

Figure pat00003
Equation (3):
Figure pat00003

수학식 (4):

Figure pat00004
Equation (4):
Figure pat00004

수학식 (5):

Figure pat00005
Equation (5):
Figure pat00005

여기서, b n : 제1 스티프너의 폭, b a : 제2 스티프너의 폭, b f : 보의 플랜지부재의 폭, d a : 제1 스티프너의 길이이고, t f : 보의 플랜지부재의 두께이다.Here, b n : the width of the first stiffener, b a : the width of the second stiffener, b f : the width of the flange member of the beam, d a : the length of the first stiffener, t f : the thickness of the flange member of the beam .

바람직하게, 아래의 수학식 (6)을 만족할 수 있다.Preferably, Equation (6) below may be satisfied.

수학식 (6):

Figure pat00006
Equation (6):
Figure pat00006

여기서, bn: 제1 스티프너의 폭, ba: 제2 스티프너의 폭, bb: 제3 스티프너의 폭이다.Here, bn: the width of the first stiffener, ba: the width of the second stiffener, and bb: the width of the third stiffener.

바람직하게, 상기 제2 스티프너는, 길이방향 전체에 걸쳐서 동일한 폭을 가질 수 있다.Preferably, the second stiffener may have the same width over the entire length direction.

바람직하게, 상기 제3 스티프너는, 상기 제2 스티프너와 상대적으로 가까운 부분에 상기 폭증가영역이 배치되고, 상기 제2 스티프너와 상대적으로 먼 부분에 상기 폭감소영역이 배치될 수 있다.Preferably, in the third stiffener, the width increasing region may be disposed at a portion relatively close to the second stiffener, and the width decreasing region may be disposed at a portion relatively far from the second stiffener.

바람직하게, 상기 보는, 상기 한 쌍의 플랜지부재의 폭방향 전체구간 및, 상기 웨브부재의 높이방향 전체구간이 상기 기둥에 접한 상태에서 용접 접합될 수 있다.Preferably, the beam may be welded in a state in which the entire section in the width direction of the pair of flange members and the entire section in the height direction of the web member are in contact with the column.

바람직하게, 상기 보는 상기 웨브부재에 상기 기둥과 접하는 높이방향 모서리부분에 절개된 형상의 스캘럽이 형성되고, 상기 보는, 상기 상기 한 쌍의 플랜지부재의 폭방향 전체구간 및, 상기 스캘럽을 제외한 상기 웨브부재의 높이방향 전체구간이 상기 기둥에 접한 상태에서 용접 접합될 수 있다.Preferably, the beam is formed with a cut-out scalloped shape in a height direction edge portion in contact with the pillar in the web member, and the beam is an entire section in the width direction of the pair of flange members, and the web except for the scallop. The entire section in the height direction of the member may be welded in a state in contact with the column.

바람직하게, 상기 스티프너는, 상기 플랜지부재의 폭방향 양단부에 각각 형성될 수 있다.Preferably, the stiffener may be formed at both ends of the flange member in the width direction, respectively.

바람직하게, 상기 제4 스티프너는, 상기 제1 스티프너에서 제2 스티프너 방향으로 갈수록 단면이 감소하는 원호상의 만곡라인이 형성되고, 상기 만곡라인은 상기 제4 스티프너의 길이방향 전체에 걸쳐서 형성될 수 있다.Preferably, in the fourth stiffener, an arc-shaped curved line whose cross section decreases from the first stiffener to the second stiffener is formed, and the curved line may be formed over the entire length direction of the fourth stiffener. .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기둥과 보의 접합부분의 강도를 보강하여 취성파단을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, there is an effect that can prevent brittle fracture by reinforcing the strength of the joint portion of the column and the beam.

도 1은 본 발명이 아닌 다른 방법에 의한 보와 기둥 접합부의 보강을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥과 보의 접합구조의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥과 보의 접합구조에서 스티프너의 설계를 위한 치수 등을 표시한 보와 스티프너의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥과 보의 접합구조에서의 보유내력과 발생모멘트를 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥과 보의 접합구조의 일 실시예에 따른 실험체를 도시한 도면이다.
도 5b는 도 5a에 의한 실험체를 활용한 실험 전과 후를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5a의 실험체에 의한 실험에 따른 모멘트 - 회전각의 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 도 5a의 실험체에 의한 실험에 따른 모멘트 - 소성회전각의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 도 5a의 실험체에 의한 실험에 따른 구간별 인장변형도를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 0.05rad 구간별 인장변형도를 도시한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥과 보의 접합구조의 해석적 성능검증을 위한 유한요소해석 과정을 도시한 도면이다.1 is a view showing the reinforcement of the beam and column joints by a method other than the present invention.
2 is a perspective view of a joint structure of a column and a beam according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a beam and a stiffener showing dimensions for designing a stiffener in a joint structure of a column and a beam according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the holding strength and the generation moment in the joint structure of the column and the beam according to an embodiment of the present invention.
5A is a view showing a test object according to an embodiment of a joint structure of a column and a beam according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5B is a view showing before and after an experiment using the test object of FIG. 5A.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a moment and a rotation angle according to an experiment performed by the test object of FIG. 5A.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a moment and a plastic rotation angle according to an experiment performed by the test object of FIG. 5A.
FIG. 8 is a view showing tensile strain for each section according to an experiment performed by the test specimen of FIG. 5A.
FIG. 9 is a view showing tensile strain for each 0.05 rad section of FIG. 8 .
10A and 10B are diagrams illustrating a finite element analysis process for verifying the analytical performance of a joint structure of a column and a beam according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

도 1을 참조하면, 기둥(1)에 보(2)가 접합되면서 기둥(100)과 보(200)의 접합부를 형성할 수 있고, 기둥(1)과 보(2)의 사이에 단부보강판(3)이 접합될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a joint portion between the column 100 and the beam 200 may be formed while the beam 2 is joined to the column 1 , and an end reinforcing plate is formed between the column 1 and the beam 2 . (3) can be joined.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반 단부보강판(3) 보강법은 접합부에서 최대하중이 발생하는 단부에 단부보강판(3)을 보강하여 비보강 보에 대비하여 높은 내력을 보유할 수 있는 공법이다. As shown in Fig. 1, the general end reinforcing plate 3 reinforcement method is a method that can retain high strength compared to non-reinforced beams by reinforcing the end reinforcing plates 3 at the end where the maximum load occurs at the junction. am.

하지만, 단순히 단부보강판단부보강판(3)로 보강하게 되면 용접부 단부에서 취성파단부분(4)을 유발할 수 있다는 문제점이 있다.However, there is a problem that, if simply reinforced with the end reinforcing plate end reinforcing plate 3 may cause a brittle fracture portion 4 at the end of the welded portion.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 재료, 접합부 디테일을 포함한 설계, 제작 품질 등을 통하여 내진 성능을 향상시키고자 하고, 본 발명에 의하면 보(200) 춤(높이) 1,000mm 까지 최고등급의 내진접합부인 특수모멘트 접합부의 성능이 확보될 수 있다.The joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention is intended to improve the seismic performance through design, manufacturing quality, etc. including material and joint detail, and according to the present invention, the beam 200 dance (height) 1,000 The performance of special moment joints, which are the highest-grade seismic joints up to mm, can be secured.

본 발명의 접합구조는 단순히 기둥(100)과 보(200)의 접합부분의 단부를 보강하여 내력을 높히는 것이 주된 목적이 아니라, 소성힌지의 발생의 유도하여 접합부분의 단부에서 발생하는 응력을 보다 넓은 영역으로 소산시켜 취성파단을 방지하는 것을 목적으로 한다.The joint structure of the present invention is not the main purpose of simply reinforcing the end of the joint portion of the column 100 and the beam 200 to increase the bearing strength, but rather the stress generated at the end of the joint portion by inducing the generation of plastic hinges. It aims to prevent brittle fracture by dissipating it over a wider area.

이하, 도 2 내지 도 10b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥(100)과 보(200)의 접합구조에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the joint structure of the column 100 and the beam 200 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 10B .

본 발명의 일 실시예에 따른 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 기둥(100), 보(200), 스티프너(300)를 포함할 수 있다.The joint structure of the column 100 and the beam 200 according to an embodiment of the present invention may include the column 100 , the beam 200 , and the stiffener 300 .

도 2를 참조하면, 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 기둥(100)과, 단부가 상기 기둥(100)에 접합되고, 대향되게 설치되는 한 쌍의 플랜지부재(210)와, 상기 한 쌍의 플랜지부재(210)의 사이를 연결하는 웨브부재(230)를 구비하는 보(200) 및, 상기 기둥(100)과 상기 보(200)의 접합부분에 설치되는 스티프너(300)를 포함할 수 있다.2, the bonding structure of the pillar 100 and the beam 200 includes a pillar 100, an end bonded to the pillar 100, and a pair of flange members 210 that are installed to face each other, A beam 200 having a web member 230 connecting between the pair of flange members 210 and a stiffener 300 installed at a joint portion of the column 100 and the beam 200 . may include

도 2 및, 도 3을 참조하면, 스티프너(300)는, 상기 기둥(100) 및 상기 플랜지부재(210)에 접합되는 제1 스티프너(310)와, 상기 플랜지부재(210)에 접합되고, 상기 제1 스티프너(310)에 비해 작은 폭을 가지는 일자형의 제2 스티프너(320)와, 상기 플랜지부재(210) 및 상기 제2 스티프너(320)에 접합되고, 상기 제2 스티프너(320)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 폭이 증가하는 폭증가영역(331)과, 상기 제2 스티프너(320)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 폭이 감소하는 폭감소영역(333)을 포함하는 제3 스티프너(330) 및, 상기 플랜지부재(210)에 접합되고 상기 제1 스티프너(310)와 상기 제2 스티프너(320)의 사이에 형성되며, 상기 제1 스티프너(310)에서 제2 스티프너(320) 방향으로 갈수록 단면이 감소하는 만곡라인이 형성되는 제4 스티프너(340)를 포함할 수 있다. 2 and 3 , the stiffener 300 includes a first stiffener 310 joined to the column 100 and the flange member 210, and the flange member 210, and the A straight second stiffener 320 having a smaller width than that of the first stiffener 310, is joined to the flange member 210 and the second stiffener 320, and is directed away from the second stiffener 320 A third stiffener 330 including a width increasing region 331 that increases in width toward the , and a width decreasing region 333 that decreases in a direction away from the second stiffener 320, and the flange member ( 210) and formed between the first stiffener 310 and the second stiffener 320, a curved line whose cross section decreases from the first stiffener 310 to the second stiffener 320 direction The formed fourth stiffener 340 may be included.

본 발명에 적용된 기둥(100), 보(200), 스티프너(300)는 강재 등의 금속소재로 구성될 수 있고, 기둥(100), 보(200), 스티프너(300)는 서로 용접 접합될 수 있다.The pillar 100, the beam 200, and the stiffener 300 applied to the present invention may be made of a metal material such as steel, and the pillar 100, the beam 200, and the stiffener 300 may be welded to each other. have.

일례로, 기둥(100)과 보(200)의 접합구조에 적용되는 강재는 KS상에서 가장 우수한 내진성능을 가지고 있는 SN 강재를 사용하여 소재의 항복비가 0.8 이하로 제어되고, 용접성능을 향상시켜 구조물의 기본적인 내진성능을 향상시킬 수 있다.For example, the steel material applied to the joint structure of the column 100 and the beam 200 uses SN steel, which has the best seismic resistance in KS, and the yield ratio of the material is controlled to 0.8 or less, and the welding performance is improved to improve the structure. can improve the basic seismic performance of

도 2를 참조하면, 기둥(100)은 H형 단면 또는 I형 단면을 가지는 형강으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the pillar 100 may be formed of a steel section having an H-shaped cross-section or an I-shaped cross-section.

도 2를 참조하면, 기둥(100)은 대향되게 설치되는 한 쌍의 기둥플랜지(110)와, 한 쌍의 기둥플랜지(110)를 연결하는 기둥웨브(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the pillar 100 may include a pair of pillar flanges 110 that are installed to face each other, and a pillar web 120 connecting the pair of pillar flanges 110 .

한 쌍의 기둥플랜지(110)와, 기둥웨브(120)를 포함하여 횡방향으로 H형 또는 I형의 단면을 형성할 수 있다.A pair of column flanges 110 and the column web 120 can be included to form an H-shaped or I-shaped cross-section in the transverse direction.

기둥(100)은 한 쌍의 기둥플랜지(110)와 기둥웨브(120)의 사이에 설치되어 횡방향으로 H형 또는 I형의 단면을 보강하는 수평보강판(130)을 더 구비할 수 있다.The pillar 100 may further include a horizontal reinforcing plate 130 installed between the pair of pillar flanges 110 and the pillar web 120 to reinforce the H-type or I-shaped cross section in the transverse direction.

기둥(100)은 사각형의 단면을 가지는 강관으로 구성될 수 있고, 보(200)는 기둥(100)의 사각형의 단면의 각변에 용접 접합될 수 있다.The pillar 100 may be composed of a steel pipe having a rectangular cross section, and the beam 200 may be welded to each side of the rectangular cross section of the pillar 100 .

물론, 기둥(100)은 다각형의 단면을 가지는 강관으로 구성될 수 있고, 보(200)는 기둥(100)의 다각형의 단면의 각변에 용접 접합될 수 있다.Of course, the column 100 may be composed of a steel pipe having a polygonal cross-section, and the beam 200 may be welded to each side of the polygonal cross-section of the column 100 .

물론, 기둥(100)에는 기둥플랜지(110), 기둥웨브(120) 이외에 다른 추가적 구성요소가 부가될 수 있음은 물론이다.Of course, the pillar 100 may include other additional components in addition to the pillar flange 110 and the pillar web 120, of course.

도 2를 참조하면, 보(200)는 단부가 기둥(100)에 교차되게 접합될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the beam 200 may be joined so that the end thereof crosses the column 100 .

보(200)는 한 쌍의 플랜지부재(210)와 웨브부재(230)를 포함하여 구성될 수 있다.The beam 200 may include a pair of flange members 210 and a web member 230 .

한 쌍의 플랜지부재(210)는 길이방향(D2)으로 연장 형성되고, 높이방향으로 대향되게 이격 배치된 상태에서 웨브부재(230)에 의해 연결되면서 종방향으로 H형 또는 I형의 단면을 형성할 수 있다.A pair of flange members 210 are formed to extend in the longitudinal direction (D2) and are connected by the web member 230 in a state in which they are spaced apart from each other in the height direction to form an H-shaped or I-shaped cross section in the longitudinal direction. can do.

한 쌍의 플랜지부재(210)와 웨브부재(230)는 길이방향(D2) 단부가 기둥(100)의 기둥플랜지(110)에 접한 상태에서 용접 접합될 수 있다.A pair of flange member 210 and the web member 230 may be welded in a state in which the end in the longitudinal direction (D2) is in contact with the column flange 110 of the column 100 .

물론, 보(200)에는 플랜지부재(210), 웨브부재(230) 이외에 다른 추가적 구성요소가 부가될 수 있음은 물론이다.Of course, in addition to the flange member 210 and the web member 230, other additional components may be added to the beam 200, of course.

도 2 및, 도 3을 참조하면, 스티프너(300)는 기둥(100)과 보(200)의 접합부분에 설치될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the stiffener 300 may be installed at a joint portion between the pillar 100 and the beam 200 .

스티프너(300)는 소성힌지의 발생위치의 변경을 유도하는 역할을 한다.The stiffener 300 serves to induce a change in the generation position of the plastic hinge.

스티프너(300)는 기둥(100)과 보(200)에 각각 접합되어 기둥(100)과 보(200)의 접합부분의 단부에서 발생하는 응력을 보다 넓은 영역으로 소산시켜 취성파단을 방지할 수 있다.The stiffener 300 is bonded to the column 100 and the beam 200, respectively, to dissipate the stress generated at the end of the joint of the column 100 and the beam 200 to a wider area to prevent brittle fracture. .

즉, 스티프너(300)는 기둥(100)과 보(200)의 접합부분에 설치됨으로써, 기둥(100)과 용접 접합되는 보(200)의 단부에 집중되던 응력을 보다 넓은 영역으로 소산시켜 소성힌지의 힌지의 발생위치를 기둥(100)과 보(200)의 접합부분인 보(200)의 단부영역에서 스티프너(300) 내의 설정된 위치로 이동시킬 수 있다.That is, the stiffener 300 is installed at the joint portion of the column 100 and the beam 200, thereby dissipating the stress concentrated at the end of the beam 200 that is welded to the column 100 to a wider area, thereby dissipating the plastic hinge. It is possible to move the generation position of the hinge from the end region of the beam 200, which is a joint portion between the pillar 100 and the beam 200, to a set position in the stiffener 300.

물론, 스티프너(300)는 기둥(100)과 보(200)에 각각 접합되어 기둥(100)과 보(200)의 연결부분을 보강할 수 있음은 물론이다.Of course, the stiffener 300 may be respectively joined to the pillar 100 and the beam 200 to reinforce the connection portion between the pillar 100 and the beam 200 .

스티프너(300)는 단부가 기둥(100)의 기둥플랜지(110)와 수직하게 용접 접합되고, 보(200)의 플랜지부재(210)와 평행하게 배치되도록 수평방향 용접 접합될 수 있다.The stiffener 300 has an end welded to the column flange 110 of the column 100 and vertically welded to it, and may be welded in a horizontal direction so as to be disposed parallel to the flange member 210 of the beam 200 .

일례로, 스티프너(300)는 보(200)와 별도로 제작되고, 보(200)에 용접 접합될 수 있다.For example, the stiffener 300 may be manufactured separately from the beam 200 and welded to the beam 200 .

다른 일례로, 스티프너(300)는 처음부터 보(200)와 일체로 제작될 수 있다. 즉, 보(200)와 스티프너(300)가 별도의 접합부분 없이 일체로 제작될 수 있다.As another example, the stiffener 300 may be manufactured integrally with the beam 200 from the beginning. That is, the beam 200 and the stiffener 300 may be integrally manufactured without a separate joint portion.

스티프너(300)는 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 양단부에 형성되고, 단부가 기둥(100)에 접합될 수 있다.The stiffener 300 may be formed at both ends in the width direction D1 of the flange member 210 of the beam 200 , and the ends may be joined to the column 100 .

도 2를 참조하면, 스티프너(300)의 길이방향(D2) 단부는 기둥(100)의 기둥플랜지(110)에 접합되고, 스티프너(300)의 길이방향(D2)의 일측면은 보(200)의 플랜지부재(210)에 접합될 수 있다.2, the longitudinal direction (D2) end of the stiffener 300 is joined to the column flange 110 of the column 100, one side of the stiffener 300 in the longitudinal direction (D2) is the beam 200 It may be joined to the flange member 210 of the.

일례로, 스티프너(300)의 두께는 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께와 동일하고, 보(200)와 동일한 소재로 구성될 수 있다.For example, the thickness of the stiffener 300 may be the same as the thickness of the flange member 210 of the beam 200 , and may be made of the same material as the beam 200 .

도 2 및, 도 3을 참조하면, 스티프너(300)는 보(200)의 폭방향(D1) 단부에서 접합되고, 기둥(100)에서 멀어지는 방향으로 제1 스티프너(310), 제4 스티프너(340), 제2 스티프너(320), 제3 스티프너가 연속적으로 형성될 수 있다.2 and 3 , the stiffener 300 is joined at the end of the beam 200 in the width direction D1 , and the first stiffener 310 and the fourth stiffener 340 in a direction away from the column 100 . ), the second stiffener 320, and the third stiffener may be continuously formed.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 스티프너(300)의 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역에서 소성힌지가 발생하도록 구성될 수 있다.The bonding structure of the pillar 100 and the beam 200 of the present invention may be configured such that a plastic hinge occurs in the longitudinal direction D2 of the second stiffener 320 of the stiffener 300 .

이와 같이, 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 스티프너(300)의 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역에서 소성힌지가 발생되도록 유도하여 보(200)의 단부영역에서 발생하는 취성파단을 방지하여 연성능력을 향상시키고 강도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In this way, the bonding structure of the pillar 100 and the beam 200 induces a plastic hinge to be generated in the longitudinal direction (D2) region of the second stiffener 320 of the stiffener 300 in the end region of the beam 200. It has the effect of preventing brittle fractures that occur, improving ductility and increasing strength.

제1 스티프너(310)는 길이방향(D2) 단부가 상기 기둥(100)에 접합되고, 폭방향(D1) 단부가 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 단부에 접합될 수 있다.An end of the first stiffener 310 in the longitudinal direction (D2) may be joined to the column 100, and an end in the width direction (D1) may be joined to an end of the flange member (210) in the width direction (D1).

제2 스티프너(320)는 길이방향(D2) 일측단부가 제4 스티프너(310)와 접합되고 타측단부가 제3 스티프너와 접하며, 폭방향(D1) 단부가 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 단부에 접합될 수 있다.The second stiffener 320 has one end joined to the fourth stiffener 310 in the longitudinal direction (D2), the other end is in contact with the third stiffener, and an end in the width direction (D1) of the flange member (210) in the width direction (D1). ) can be joined to the end.

제3 스티프너(330)는 길이방향(D2) 일측단부는 제2 스티프너(320)와 접합되고 타측단부는 자유단으로 형성되며, 폭방향(D1) 단부가 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 단부에 접합될 수 있다.One end of the third stiffener 330 in the longitudinal direction (D2) is joined to the second stiffener 320 and the other end is formed as a free end, and the end in the width direction (D1) is the flange member 210 in the width direction (D1). ) can be joined to the end.

제4 스티프너(340)는 길이방향(D2) 일측단부는 제1 스티프너(310)와 접하고 타측단부는 제2 스티프너(320)와 접하며, 폭방향(D1) 단부가 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 단부에 접합될 수 있다.The fourth stiffener 340 in the longitudinal direction (D2) has one end in contact with the first stiffener 310 and the other end in contact with the second stiffener 320 in the width direction (D1), the end of which is in the width direction of the flange member 210 . (D1) can be bonded to the end.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 스티프너(300)를 기둥(100)과 보(200)의 접합부분에 설치하여, 기둥(100)과 용접 접합되는 보(200)의 단부에 집중되던 응력을 보다 넓은 영역으로 소산시킴으로써, 소성힌지의 힌지의 발생위치를 기둥(100)과 보(200)의 접합부분인 보(200)의 단부영역에서 스티프너(300)의 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역으로 이동시킬 수 있다.In the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention, the stiffener 300 is installed at the joint portion of the column 100 and the beam 200, and the column 100 and the beam 200 are welded together. By dissipating the stress concentrated on the end to a wider area, the position of the hinge of the plastic hinge is changed to the second stiffener of the stiffener 300 in the end region of the beam 200, which is the junction of the column 100 and the beam 200. It can be moved in the longitudinal direction (D2) region of (320).

물론, 스티프너(300)에는 제1 스티프너(310), 제2 스티프너(320), 제4 스티프너(340) 이외에 다른 추가적 구성요소가 부가될 수 있음은 물론이다.Of course, other additional components other than the first stiffener 310 , the second stiffener 320 , and the fourth stiffener 340 may be added to the stiffener 300 .

도 2 및, 도 3을 참조하면, 제2 스티프너(320)는, 길이방향(D2) 전체에 걸쳐서 동일한 폭을 가질 수 있다.2 and 3 , the second stiffener 320 may have the same width throughout the longitudinal direction D2.

제2 스티프너(320)는 직사각형 형상으로 구성된 일자형의 금속판으로 구성될 수 있고, 직사각형의 형상의 장변은 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 단부에 접합될 수 있다. The second stiffener 320 may be formed of a straight metal plate having a rectangular shape, and a long side of the rectangular shape may be joined to an end of the flange member 210 in the width direction D1 .

도 2 및, 도 3을 참조하면, 제3 스티프너(330)는, 상기 제2 스티프너(320)와 상대적으로 가까운 부분에 상기 폭증가영역(331)이 배치되고, 상기 제2 스티프너(320)와 상대적으로 먼 부분에 상기 폭감소영역(333)이 배치될 수 있다.2 and 3 , in the third stiffener 330 , the width-increasing region 331 is disposed at a portion relatively close to the second stiffener 320 , and is relatively close to the second stiffener 320 . The width reduction region 333 may be disposed in a portion farther away from .

폭증가영역(331)은 제2 스티프너(320)와 상대적으로 가까운 부분에 배치되고, 제2 스티프너(320)와 멀어지는 방향으로 폭이 증가하는 사다리꼴 형상으로 구성될 수 있다.The width increase region 331 may be disposed in a portion relatively close to the second stiffener 320 and may have a trapezoidal shape in which the width increases in a direction away from the second stiffener 320 .

이때, 폭증가영역(331)을 형성하는 사다리꼴의 윗변은 제2 스티프너(320)에 접하게 배치되고, 사디리꼴의 빗변 중 어느 일측은 플랜지부재(210)에 접하게 배치되며, 사다리꼴의 아랫변은 제3 스티프너(330)의 길이방향(D2) 중앙부분에 배치될 수 있다.At this time, the upper side of the trapezoid forming the width increase area 331 is disposed in contact with the second stiffener 320 , and any one side of the hypotenuse of the trapezoid is disposed in contact with the flange member 210 , and the lower side of the trapezoid is the third The stiffener 330 may be disposed at a central portion in the longitudinal direction D2.

폭감소영역(333)은 제2 스티프너(320)와 상대적으로 먼 부분에 배치되고, 제2 스티프너(320)와 멀어지는 방향으로 폭이 감소하는 사다리꼴 형상으로 구성될 수 있다.The width reduction region 333 may be disposed in a portion relatively far from the second stiffener 320 and may have a trapezoidal shape in which the width decreases in a direction away from the second stiffener 320 .

이때, 폭감소영역(333)을 형성하는 사다리꼴의 윗변은 제3 스티프너(330)의 길이방향(D2) 중앙부분에 배치되고, 사디리꼴의 빗변 중 어느 일측은 플랜지부재(210)에 접하게 배치되며, 사다리꼴의 아랫변은 제3 스티프너(330)의 자유단 부분에 배치될 수 있다.At this time, the upper side of the trapezoid forming the width reduction region 333 is disposed in the central portion in the longitudinal direction D2 of the third stiffener 330, and any one side of the hypotenuse of the trapezoid is disposed in contact with the flange member 210, , the lower side of the trapezoid may be disposed at the free end portion of the third stiffener 330 .

도 2를 참조하면, 보(200)는, 상기 한 쌍의 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 전체구간 및, 상기 웨브부재(230)의 높이방향 전체구간이 상기 기둥(100)에 접한 상태에서 용접 접합될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the beam 200 has an entire section in the width direction D1 of the pair of flange members 210 and an entire section in the height direction of the web member 230 in contact with the column 100 . It can be welded in the state.

도 2를 참조하면, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는, 보(200)의 한 쌍의 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 전체구간 및, 상기 웨브부재(230)의 높이방향 전체구간이 상기 기둥(100)에 접한 상태에서 용접 접합되면서 보(200)의 단부영역에서의 응력의 흐름을 원활하게 하여 기둥(100)과 보(200)의 접합부분에서의 연성을 증가시켜 변형능력을 향상시킬 수 있다.Referring to Figure 2, the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention, the entire section in the width direction (D1) of the pair of flange members 210 of the beam 200, and the web member ( 230) is welded in a state in which the entire section in the height direction is in contact with the column 100, while smoothing the flow of stress in the end region of the beam 200 in the joint portion of the column 100 and the beam 200 It is possible to improve the deformability by increasing the ductility.

또한, 도 2의 확대된 부분과 같이, 웨브부재(230)에 상기 기둥(100)과 접하는 높이방향 모서리부분에 절개된 형상의 스캘럽(S)이 형성할 경우 발생할 수 있는 취성파단을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, as in the enlarged part of FIG. 2 , when the scallop (S) of the cut shape is formed in the corner portion in the height direction in contact with the pillar 100 on the web member 230, brittle fracture that may occur can be prevented. there is an effect

도 2의 확대된 부분을 참조하면, 보(200)는 상기 웨브부재(230)에 상기 기둥(100)과 접하는 높이방향 모서리부분에 절개된 형상의 스캘럽(S)이 형성되고, 상기 보(200)는, 상기 상기 한 쌍의 플랜지부재(210)의 폭방향 전체구간 및, 상기 스캘럽(S)을 제외한 상기 웨브부재(230)의 높이방향 전체구간이 상기 기둥(100)에 접한 상태에서 용접 접합될 수 있다.Referring to the enlarged portion of FIG. 2 , the beam 200 has a scalloped shape cut in the web member 230 and a corner portion in the height direction in contact with the pillar 100 is formed, and the beam 200 ), the entire section in the width direction of the pair of flange members 210 and the entire section in the height direction of the web member 230 excluding the scallop (S) are welded in a state in contact with the pillar 100 can be

스캘럽(S)은 보(200)의 플랜지, 기둥(100), 웨브가 만나는 지점에 개방된 부분에 형성되고, 보(200)의 웨브가 만곡지게 절개되어 형성될 수 있다.The scallop (S) is formed in an open portion at the point where the flange of the beam 200, the column 100, and the web meet, and the web of the beam 200 may be curvedly cut and formed.

이와 같이, 웨브부재(230)에 상기 기둥(100)과 접하는 높이방향 모서리부분에 절개된 형상의 스캘럽(S)이 형성될 경우, 기둥(100)과 보(200)를 용접 접합할 때 용접의 편의성이 향상될 수 있다.In this way, when the scallop (S) of the cut shape is formed in the corner portion in the height direction in contact with the pillar 100 on the web member 230, when welding the pillar 100 and the beam 200 by welding. Convenience may be improved.

도 2 및, 도 3을 참조하면, 스티프너(300)는, 상기 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 양단부에 각각 형성될 수 있다.2 and 3 , the stiffener 300 may be formed at both ends of the flange member 210 in the width direction D1, respectively.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 단순히 기둥(100)과 보(200)의 접합부분의 단부를 보강하여 내력을 높히는 것이 주된 목적이 아니라, 소성힌지의 발생의 유도하여 접합부분의 단부에서 발생하는 응력을 보다 넓은 영역으로 소산시켜 취성파단을 방지하는 것을 목적으로 하는바, 스티프너(300)는, 상기 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 양단부에 각각 형성하는 것이 바람직할 수 있다.In the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention, the main purpose is not to simply reinforce the end of the joint portion of the column 100 and the beam 200 to increase the bearing strength, but to induce the occurrence of plastic hinges. The purpose of this is to prevent brittle fracture by dissipating the stress generated at the end of the joint portion to a wider area, and the stiffener 300 is formed at both ends in the width direction (D1) of the flange member 210, respectively. may be desirable.

스티프너(300)는 길이방향(D2) 단부가 기둥(100)에 접합되고, 폭방향(D1) 단부가 플랜지부재(210)에 접합될 수 있다.The stiffener 300 may have an end bonded to the column 100 in the longitudinal direction (D2) and an end bonded to the flange member 210 in the width direction (D1).

기둥(100)과 보(200)의 접합부에는 한 쌍의 플랜지부재(210)가 배치될 수 있고, 각각의 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 양단부에 스티프너(300)가 배치될 수 있다.A pair of flange members 210 may be disposed at the junction of the column 100 and the beam 200 , and the stiffener 300 may be disposed at both ends in the width direction D1 of each flange member 210 . .

즉, 보(200)가 H형강으로 구성될 경우, H형강 보(200)에는 상부측의 플랜지부재(210)에 2개의 스티프너(300)가 설치되고, 하부측의 플랜지부재(210)에 2개의 스티프너(300)가 설치되면서 기둥(100)과 보(200)의 일측 접합부에는 4개의 스티프너(300)가 설치될 수 있다.That is, when the beam 200 is composed of H-shaped steel, two stiffeners 300 are installed on the flange member 210 of the upper side of the H-beam 200 of the H-shaped steel beam, and 2 on the flange member 210 of the lower side. As the four stiffeners 300 are installed, four stiffeners 300 may be installed at one side junction of the pillar 100 and the beam 200 .

물론, 보(200)의 상부측의 플랜지부재(210)와 하부측의 플랜지부재(210) 중 어느 일측에만 2개의 스티프너(300)를 설치하는 것을 고려할 수 있다.Of course, it may be considered to install the two stiffeners 300 on only one side of the flange member 210 of the upper side and the flange member 210 of the lower side of the beam 200 .

하지만, 이 경우, 기둥(100)과 보(200)의 접합부분을 비보강시와 같이 접합부분이 연성거동을 하지 못하고 기둥(100)과 보(200)의 용접부 등의 접합부분에 취성파단이 발생할 수 있는바, 상부측의 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 양단부에 각각 스티프너(300)를 설치하고, 하부측의 플랜지부재(210)의 폭방향(D1) 양단부에 각각 스티프너(300)가 설치하여 기둥(100)과 보(200)의 일측 접합부에 4개의 스티프너(300)가 설치하는 것이 보다 바람직할 수 있다.However, in this case, the joint portion does not perform ductile behavior as in the case of non-reinforcement of the joint portion of the column 100 and the beam 200, and brittle fracture may occur in the joint portion such as the weld portion of the column 100 and the beam 200. There is, respectively, the stiffener 300 is installed at both ends in the width direction (D1) of the flange member 210 of the upper side, and the stiffener 300 is respectively installed at both ends in the width direction (D1) of the flange member 210 of the lower side. It may be more preferable to install and install four stiffeners 300 at the junction of one side of the pillar 100 and the beam 200 .

도 2 및, 도 3을 참조하면, 제4 스티프너(340)는, 상기 제1 스티프너(310)에서 제2 스티프너(320) 방향으로 갈수록 단면이 감소하는 원호상의 만곡라인이 형성되고, 상기 만곡라인은 상기 제4 스티프너(340)의 길이방향(D2) 전체에 형성될 수 있다.2 and 3 , the fourth stiffener 340 has an arc-shaped curved line whose cross section decreases from the first stiffener 310 toward the second stiffener 320 is formed, and the curved line may be formed in the entire length direction D2 of the fourth stiffener 340 .

도 3을 참조하면, 제4 스티프너(340)의 만곡라인의 반지름(R1) 값은 제4 스티프너(340)의 길이와 동일하게 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the radius R1 of the curved line of the fourth stiffener 340 may be configured to be the same as the length of the fourth stiffener 340 .

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 성능목표 달성을 위한 설계의 과정 및, 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 보유내력 검토와 관련된 수학식 (1) ~ (9)를 설명하기 전에 관련된 변수들을 정의하면 다음과 같다.Equation (1) related to the design process for achieving the performance goal of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention, and the retention strength review of the joint structure of the column 100 and the beam 200 - Before explaining (9), the related variables are defined as follows.

여기서, MpA: A단면의 전소성 모멘트, MpB: B단면의 전소성 모멘트, MpC: , C단면의 전소성 모멘트, L: 보(200)의 길이(L), L S : 스티프너(300)의 길이, L S1 : 제1 스티프너(310)의 길이와 제4 스티프너(340)의 길이의 합, L S2 : 제2 스티프너(320)의 길이, L S3 : 제3 스티프너(330)의 길이, b n : 제1 스티프너(310)의 폭, b a : 제2 스티프너(320)의 폭, b b : 제3 스티프너(330)의 폭, t f 는 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께, b f : 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭, b af : 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭과 한 쌍의 제2 스티프너(320)의 폭의 합, b nf : 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭과 한 쌍의 제1 스티프너(310)의 폭의 합, d a : 제1 스티프너(310)의 길이, d b : 제2 스티프너(320), 제3 스티프너(330), 제4 스티프너(340)의 길이의 합, t f : 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께, tw: 보(200)의 웨브부재(230)의 두께, h: 보(200)의 춤(높이), b cf : 기둥(100)의 기둥플랜지(110)의 폭이다.Here, M pA : total plastic moment of section A, M pB : total plastic moment of section B, M pC : , total plastic moment of section C, L: length of beam 200 (L), L S : stiffener 300 Length, L S1 : the sum of the length of the first stiffener 310 and the length of the fourth stiffener 340, L S2 : the length of the second stiffener 320, L S3 : the length of the third stiffener 330, b n : the width of the first stiffener 310, b a : the width of the second stiffener 320, b b : the width of the third stiffener 330, t f is the thickness of the flange member 210 of the beam 200 , b f : the width of the flange member 210 of the beam 200, b af : the sum of the width of the flange member 210 of the beam 200 and the width of the pair of second stiffeners 320, b nf : The sum of the width of the flange member 210 of the beam 200 and the width of the pair of first stiffeners 310, d a : the length of the first stiffener 310, d b : the second stiffener 320, the second 3 stiffener 330, the sum of the lengths of the fourth stiffener 340, t f : the thickness of the flange member 210 of the beam 200, tw: the thickness of the web member 230 of the beam 200, h: Dance (height) of the beam 200, b cf : the width of the column flange 110 of the column 100.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 아래의 수학식 (1), (2)를 만족할 수 있다.The joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention may satisfy the following Equations (1) and (2).

수학식 (1):

Figure pat00007
Equation (1):
Figure pat00007

수학식 (2):

Figure pat00008
Equation (2):
Figure pat00008

여기서, L S : 스티프너의 길이, h: 보의 춤(높이), L S2 : 제2 스티프너의 길이, b f : 보의 플랜지부재의 폭이고, min(bf, h/3)은 b f 와 h/3 중 최소값을 의미한다.Here, L S : length of stiffener, h: dance (height) of beam, L S2 : length of second stiffener, b f : width of flange member of beam, min(bf, h/3) is b f and It means the minimum value among h/3.

도 2 및, 를 참조하면, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 성능목표 달성을 위한 설계의 과정과 관련된 수학식 (1) ~ (2)를 설명하면 다음과 같다.2 and, referring to, Equations (1) to (2) related to the design process for achieving the performance goal of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention will be described as follows.

수학식 (1)에 따르면, 스티프너의 길이(L S )는 보의 춤(h)의 1.2 배 이상으로 형성되어야 한다.According to Equation (1), the length (L S ) of the stiffener should be formed to be more than 1.2 times the dance (h) of the beam.

수학식 (1)에 따르면, 스티프너의 길이(L S )는 보의 춤(h)의 1.2 배 이상으로 형성하는 이유는, 스티프너의 길이(L S )는 보의 춤(h)의 1.2 배 미만으로 될 경우는 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다.According to Equation (1), the length of the stiffener (L S ) is formed to be more than 1.2 times the dance (h) of the beam, the length of the stiffener (L S ) is less than 1.2 times the dance (h) of the beam This is because the plastic hinge may not occur in the region of the second stiffener 320 in the case of .

수학식 (2)에 따르면, 제2 스티프너의 길이(L S2 )는 보의 플랜지부재의 폭(b f )과, 보의 춤의 1/3의 값(h/3) 중 최소값 이상으로 형성되어야 한다.According to Equation (2), the length (L S2 ) of the second stiffener must be formed to be greater than or equal to the minimum value among the width (b f ) of the flange member of the beam and the value of 1/3 of the beam (h/3). do.

수학식 (2)에 따르면, 제2 스티프너의 길이(L S2 )는 보의 플랜지부재의 폭(b f )과, 보의 춤의 1/3의 값(h/3) 중 최소값 이상으로 형성하는 이유는 소성힌지 발현지점에서의 원활한 응력분배를 형성하기 위함이다.According to Equation (2), the length of the second stiffener (L S2 ) is formed to be more than the minimum value among the width (b f ) of the flange member of the beam and the value (h/3) of 1/3 of the dance of the beam The reason is to form a smooth stress distribution at the plastic hinge expression point.

즉, 수학식(1)에 의해 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되더라도, 수학식 (2)의 조건을 만족하지 않을 경우, 소성힌지 발현지점인 제2 스티프너(320)의 영역에서 원활한 응력분배가 형성되지 않을 수 있기 때문이다.That is, even if the plastic hinge is generated in the area of the second stiffener 320 by Equation (1), if the condition of Equation (2) is not satisfied, the area of the second stiffener 320 is the plastic hinge expression point. This is because smooth stress distribution may not be formed.

즉, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는, 수학식 (1) ~ (2)를 만족시킬 경우, 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역에서 소성힌지가 발생하기 위한, 바람직한 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 성능목표 달성을 위한 설계를 만족시킬 수 있다.That is, when the bonding structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention satisfies Equations (1) to (2), the plastic hinge is formed in the longitudinal direction (D2) region of the second stiffener 320. In order to generate, it is possible to satisfy the design for achieving the performance goal of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 보다 바람직하게, 수학식 (1)을 대신하여 아래의 수학식 (1-1)을 만족할 수 있다.More preferably, the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention may satisfy the following Equation (1-1) instead of Equation (1).

수학식 (1-1):

Figure pat00009
Equation (1-1):
Figure pat00009

수학식 (1-1)에 따르면, 스티프너의 길이(L S )는 보의 춤(h)의 1.2 배 이상으로 형성되어야 하고, 스티프너의 길이(L S )는 보의 춤(h)의 1.5배 이하로 형성되어야 한다.According to Equation (1-1), the length (L S ) of the stiffener should be formed to be 1.2 times or more of the dance of the beam (h), and the length of the stiffener (L S ) is 1.5 times of the dance (h) of the beam should be formed below.

스티프너의 길이(L S )는 보의 춤(h)의 1.2 배 이상으로 형성하는 이유는, 스티프너의 길이(L S )는 보의 춤(h)의 1.2 배 미만으로 될 경우는 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다.The length (L S) is the reason for forming more than 1.2 times the beam dancing (h) of, the length (L S) of the stiffener of the stiffener is if less than 1.2 times the beam dancing (h) of the second stiffener ( This is because the plastic hinge may not occur in the region of 320).

스티프너의 길이(L S )는 보의 춤(h)의 1.5배 이하로 형성하는 이유는, 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생될 수 있으나, 불필요한 부분까지 스티프너(300)가 연장 형성되는 문제점이 있기 때문이다.The reason that the length (L S) of the stiffener is formed from more than 1.5 times the beam dancing (h) of the second stiffener (300) in the area, but the plastic hinges can be generated, to the unnecessary portion of the stiffener 320 extends Because there is a problem that is formed.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 아래의 수학식 (3) ~ (5)를 만족할 수 있다.The joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention may satisfy the following Equations (3) to (5).

즉, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는, 수학식 (1) ~ (5)를 모두 만족시킬 수 있다.That is, the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention may satisfy all of Equations (1) to (5).

수학식 (3):

Figure pat00010
Equation (3):
Figure pat00010

수학식 (4):

Figure pat00011
Equation (4):
Figure pat00011

수학식 (5):

Figure pat00012
Equation (5):
Figure pat00012

여기서, b n : 제1 스티프너의 폭, b a : 제2 스티프너의 폭, b f : 보의 플랜지부재의 폭, d a : 제1 스티프너의 길이이고, t f : 보의 플랜지부재의 두께이다.Here, b n : the width of the first stiffener, b a : the width of the second stiffener, b f : the width of the flange member of the beam, d a : the length of the first stiffener, t f : the thickness of the flange member of the beam .

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 성능목표 달성을 위한 설계의 과정과 관련된 수학식 (3) ~ (5)를 설명하면 다음과 같다.Equations (3) to (5) related to the design process for achieving the performance goal of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention will be described as follows.

수학식 (3)에 따르면, 제1 스티프너(310)의 길이(d a )는 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.5배 이상으로 형성되어야 한다.According to Equation (3), the length d a of the first stiffener 310 should be formed to be 0.5 times or more of the width b f of the flange member 210 of the beam 200 .

제1 스티프너(310)의 길이(d a )를 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.5배 이상으로 형성하는 이유는, 제1 스티프너(310)의 길이(d a )는 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.5배 미만으로 될 경우는 제1 스티프너(310)의 길이(d a )가 과도하게 짧아지면서 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다.A first stiffener (310) length (d a), the reason for forming more than 0.5 times the width (b f) of the flange member 210 of the beam 200, a first stiffener (310) length (d a of the ) is less than 0.5 times the width b f of the flange member 210 of the beam 200, the length d a of the first stiffener 310 is excessively shortened and the length of the second stiffener 320 is This is because plastic hinges may not occur in the area.

수학식 (4)에 따르면, 제1 스티프너(310)의 폭(b n )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 1/3 배이상으로 구성되어야 한다.According to Equation (4), the width b n of the first stiffener 310 should be 1/3 or more of the width b f of the flange member 210 of the beam 200 .

이는, 제1 스티프너(310)의 폭(b n )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 1/3 배 미만으로 구성될 경우, 제1 스티프너(310)의 폭(b n )이 과도하게 좁아지면서 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다.This is, when the width b n of the first stiffener 310 is less than 1/3 times the width b f of the flange member 210 of the beam 200, the width of the first stiffener 310 is This is because the plastic hinge may not occur in the region of the second stiffener 320 as (b n ) becomes excessively narrow.

본원발명은 수학식 (1), (2)와 함께 수학식 (3), (4)를 추가적으로 만족함으로써, 스티프너(300)가 기둥(100)과 용접 접합부분인 보(200)의 단부에 집중되던 응력을 보다 원활하게 넓은 영역으로 소산시켜, 소성힌지의 힌지의 발생위치를 기둥(100)과 보(200)의 접합부분인 보(200)의 단부영역에서 스티프너(300)의 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역으로 이동시킬 수 있다.The present invention additionally satisfies Equations (3) and (4) along with Equations (1) and (2), so that the stiffener 300 is concentrated on the end of the beam 200 which is a weld joint with the column 100 The second stiffener of the stiffener 300 ( 320) in the longitudinal direction (D2) region.

즉, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는, 수학식 (1) ~ (4)를 만족시킬 경우, 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역에서 소성힌지가 발생하기 위한 보다 바람직한 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 성능목표 달성을 위한 설계를 만족시킬 수 있다.That is, when the bonding structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention satisfies Equations (1) to (4), the plastic hinge in the longitudinal direction (D2) region of the second stiffener 320 is It is possible to satisfy the design for achieving the performance goal of the joint structure of the more preferable column 100 and beam 200 of the present invention for generating.

수학식 (5)에 따르면, 제2 스티프너(320)의 폭(b a )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께(t f ) 이상으로 형성되어야 한다. 이는, 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생시키기 위함이다.According to Equation (5), the width b a of the second stiffener 320 should be formed to be greater than or equal to the thickness t f of the flange member 210 of the beam 200 . This is to generate a plastic hinge in the area of the second stiffener 320 .

제2 스티프너(320)의 폭(b a )이 과도하게 좁아질 경우, 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다. This is because, when the width b a of the second stiffener 320 is excessively narrowed, the plastic hinge may not occur in the region of the second stiffener 320 .

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 보다 바람직하게, 수학식 (3), (4)를 대신하여 아래의 수학식 (3-1), (4-1), (5-1)을 만족할 수 있다.The joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention is more preferably, the following Equations (3-1), (4-1), (5) instead of Equations (3) and (4) -1) can be satisfied.

수학식 (3-1):

Figure pat00013
Equation (3-1):
Figure pat00013

수학식 (4-1):

Figure pat00014
Equation (4-1):
Figure pat00014

수학식 (5-1):

Figure pat00015
Equation (5-1):
Figure pat00015

수학식 (3-1)에 따르면, 제1 스티프너(310)의 길이(d a )는 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.5배 이상으로 형성되어야 하고, 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.75배 이하로 형성되어야 한다.According to Equation (3-1), the length d a of the first stiffener 310 should be formed to be 0.5 times or more of the width b f of the flange member 210 of the beam 200, and the beam ( 200) of the flange member 210 of the width (b f ) should be formed to be less than 0.75 times.

제1 스티프너(310)의 길이(d a )를 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.5배 이상으로 형성하는 이유는, 제1 스티프너(310)의 길이(d a )는 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.5배 미만으로 될 경우는 제1 스티프너(310)의 길이(d a )가 과도하게 짧아지면서 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다.A first stiffener (310) length (d a), the reason for forming more than 0.5 times the width (b f) of the flange member 210 of the beam 200, a first stiffener (310) length (d a of the ) is less than 0.5 times the width b f of the flange member 210 of the beam 200, the length d a of the first stiffener 310 is excessively shortened and the length of the second stiffener 320 is This is because plastic hinges may not occur in the area.

제1 스티프너(310)의 길이(d a )를 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.75배 이하로 형성하는 이유는, 제1 스티프너(310)의 길이(d a )는 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 0.75배를 초과할 경우 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생될 수 있으나, 과다설계 등의 문제점이 있기 때문이다.A first stiffener (310) length (d a), the reason for forming more than 0.75 times the width (b f) of the flange member 210 of the beam 200, a first stiffener (310) length (d a of the ) is greater than 0.75 times the width b f of the flange member 210 of the beam 200, plastic hinges may occur in the area of the second stiffener 320, but there are problems such as overdesign. am.

수학식 (4-1)에 따르면, 제1 스티프너(310)의 폭(b n )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 1/3 배이상으로 구성되어야 하고, 제1 스티프너(310)의 폭(b n )은 기둥(100)의 기둥플랜지(110)의 폭(b cf )의 이하로 구성되어야 한다.According to Equation (4-1), the width b n of the first stiffener 310 should be 1/3 or more of the width b f of the flange member 210 of the beam 200, The width b n of the first stiffener 310 should be less than or equal to the width b cf of the column flange 110 of the column 100 .

이는, 제1 스티프너(310)의 폭(b n )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f )의 1/3 배 미만으로 구성될 경우, 제1 스티프너(310)의 폭(b n )이 과도하게 좁아지면서 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다.This is, when the width b n of the first stiffener 310 is less than 1/3 times the width b f of the flange member 210 of the beam 200, the width of the first stiffener 310 is This is because the plastic hinge may not occur in the region of the second stiffener 320 as (b n ) becomes excessively narrow.

제1 스티프너(310)의 폭(b n )은 기둥(100)의 기둥플랜지(110)의 폭(b cf )을 초과하여 구성될 경우, 제1 스티프너(310)가 기둥플랜지(110)와 용접 접합될 수 없는 영역까지 설치되면서 과다설계 등의 문제점이 있기 때문이다.When the width (b n ) of the first stiffener 310 exceeds the width (b cf ) of the column flange 110 of the column 100 , the first stiffener 310 is welded to the column flange 110 . This is because there are problems such as over-design as it is installed to an area that cannot be joined.

수학식 (5-1)에 따르면, 제2 스티프너(320)의 폭(b a )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께(t f ) 이상으로 형성되어야 하고, 제2 스티프너(320)의 폭(b a )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께(t f )의 2배 이하로 형성되어야 한다.According to Equation (5-1), the width b a of the second stiffener 320 should be formed to be greater than or equal to the thickness t f of the flange member 210 of the beam 200, and the second stiffener 320 ) of the width (b a ) should be formed to be less than twice the thickness (t f ) of the flange member 210 of the beam 200 .

제2 스티프너(320)의 폭(b a )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께(t f ) 이상으로 형성되어야 한다. 이는, 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생시키기 위함이다. The width b a of the second stiffener 320 should be greater than or equal to the thickness t f of the flange member 210 of the beam 200 . This is to generate a plastic hinge in the area of the second stiffener 320 .

제2 스티프너(320)의 폭(b a )이 과도하게 좁아질 경우, 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다. This is because, when the width b a of the second stiffener 320 is excessively narrowed, the plastic hinge may not occur in the region of the second stiffener 320 .

제2 스티프너(320)의 폭(b a )은 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께(t f )의 2배 이하로 형성하는 이유는, 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생될 수 있으나, 과다설계 등의 문제점이 있기 때문이다. The reason why the width b a of the second stiffener 320 is not more than twice the thickness t f of the flange member 210 of the beam 200 is that the plastic hinge in the area of the second stiffener 320 is may occur, but there are problems such as overdesign.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 아래의 수학식 (6)을 만족할 수 있다.The joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention may satisfy the following Equation (6).

수학식 (6):

Figure pat00016
Equation (6):
Figure pat00016

여기서, bn: 제1 스티프너의 폭, ba: 제2 스티프너의 폭, bb: 제3 스티프너의 폭이다.Here, b n : the width of the first stiffener, b a : the width of the second stiffener, b b : the width of the third stiffener.

수학식 (6)에 따르면, 제3 스티프너의 폭은 제2 스티프너의 폭 보다 크고, 제1 스티프너의 폭 보다 작거나 같게 형성되어야 한다.According to Equation (6), the width of the third stiffener should be greater than the width of the second stiffener and smaller than or equal to the width of the first stiffener.

이는, 제3 스티프너(330)의 폭(bb)이 과도하게 좁아질 경우, 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생되지 않을 수 있기 때문이다.This is because, when the width b b of the third stiffener 330 is excessively narrowed, the plastic hinge may not occur in the region of the second stiffener 320 .

이는, 제3 스티프너(330)의 폭(bb)이 과도하게 넓어질 경우, 제2 스티프너(320)의 영역에서 소성힌지가 발생될 수 있으나, 과다설계 등의 문제점이 있기 때문이다.This is because, when the width b b of the third stiffener 330 is excessively wide, a plastic hinge may be generated in the region of the second stiffener 320 , but there is a problem such as overdesign.

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역에서 소성힌지가 발생되도록 아래의 수학식 (7) ~ (9)를 만족할 수 있다.The bonding structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention may satisfy the following equations (7) to (9) so that the plastic hinge is generated in the longitudinal direction (D2) region of the second stiffener 320. .

수학식 (7):

Figure pat00017
Equation (7):
Figure pat00017

수학식 (8):

Figure pat00018
,
Figure pat00019
Equation (8):
Figure pat00018
,
Figure pat00019

수학식 (9):

Figure pat00020
,Equation (9):
Figure pat00020
,

Figure pat00021
Figure pat00021

도 2를 참조하면, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 성능목표 달성을 위한 설계의 과정과 관련된 수학식 (7) ~ (9)를 설명하기 전에 관련된 변수들을 정의하면 다음과 같다.Referring to FIG. 2, if the related variables are defined before explaining the Equations (7) to (9) related to the design process for achieving the performance goal of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention As follows.

여기서, MpA: A단면의 전소성 모멘트, MpB: B단면의 전소성 모멘트, MpC: , C단면의 전소성 모멘트, L: 보(200)의 길이(L), L S : 스티프너(300)의 길이, L S1 : 제1 스티프너(310)의 길이와 제4 스티프너(340)의 길이의 합, L S2 : 제2 스티프너(320)의 길이, L S3 : 제3 스티프너(330)의 길이, b n : 제1 스티프너(310)의 폭, b a : 제2 스티프너(320)의 폭 b b : 제3 스티프너(330)의 폭, t f 는 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께, b f : 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭, b af : 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭과 한 쌍의 제2 스티프너(320)의 폭의 합, b nf : 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭과 한 쌍의 제1 스티프너(310)의 폭의 합, d a : 제1 스티프너(310)의 길이, d b : 제2 스티프너(320), 제3 스티프너(330), 제4 스티프너(340)의 길이의 합, t f : 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께, tw: 보(200)의 웨브부재(230)의 두께, h: 보(200)의 춤(높이)이다.Here, M pA : total plastic moment of section A, M pB : total plastic moment of section B, M pC : , total plastic moment of section C, L: length of beam 200 (L), L S : stiffener 300 Length, L S1 : the sum of the length of the first stiffener 310 and the length of the fourth stiffener 340, L S2 : the length of the second stiffener 320, L S3 : the length of the third stiffener 330, b n : the width of the first stiffener 310, b a : the width of the second stiffener 320, b b : the width of the third stiffener 330, t f is the thickness of the flange member 210 of the beam 200, b f : the width of the flange member 210 of the beam 200, b af : the sum of the width of the flange member 210 of the beam 200 and the width of the pair of second stiffeners 320, b nf : the beam (200) the sum of the width of the flange member 210 and the width of the pair of first stiffeners 310, d a : the length of the first stiffener 310, d b : the second stiffener 320, the third Stiffener 330, the sum of the lengths of the fourth stiffener 340, t f : the thickness of the flange member 210 of the beam 200, tw: the thickness of the web member 230 of the beam 200, h: the beam It is a dance (height) of 200.

표 1을 참조하면, 보(200)의 단면(PH- 1000x300x16x25)에 대한 IHS 설계결과는 다음과 같다.Referring to Table 1, the IHS design result for the cross section (PH- 1000x300x16x25) of the beam 200 is as follows.

여기서: 보(200)의 춤(h) = 1000 mm, 보(200)의 플랜지부재(210)의 폭(b f ) = 300mm, 보(200)의 웨브부재(230)의 두께(t w ) = 16 mm, 보(200)의 플랜지부재(210)의 두께(t f ) = 25 mm 이다.Here: the dance (h) of the beam 200 = 1000 mm, the width (b f ) of the flange member 210 of the beam 200 = 300 mm, the thickness of the web member 230 of the beam 200 (t w ) = 16 mm, the thickness of the flange member 210 of the beam 200 (t f ) = 25 mm.

○ 보 H - 1000x300x16x25 에 대한 IHS 설계결과는 아래와 같음○ IHS design result for beam H - 1000x300x16x25 is as follows

Figure pat00022
Figure pat00022

본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조는, 수학식 (5) ~ (7)를 만족시킬 경우, 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역에서 소성힌지가 발생할 수 있다.When the bonding structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention satisfies Equations (5) to (7), a plastic hinge may occur in the longitudinal direction (D2) region of the second stiffener 320. have.

수학식 (7):

Figure pat00023
Equation (7):
Figure pat00023

수학식 (8):

Figure pat00024
,
Figure pat00025
Equation (8):
Figure pat00024
,
Figure pat00025

표 1 및, 수학식(8)을 활용하여, A 단면의 전소성 모멘트를 계산하면 다음과 같다.Using Table 1 and Equation (8), the total plastic moment of section A is calculated as follows.

Figure pat00026
Figure pat00026

수학식 (9):

Figure pat00027
,Equation (9):
Figure pat00027
,

Figure pat00028
Figure pat00028

표 1 및, 수학식(9)를 활용하여, B 단면의 전소성 모멘트를 계산하면 다음과 같다.Using Table 1 and Equation (9), the total plastic moment of section B is calculated as follows.

Figure pat00029
Figure pat00029

C 단면의 전소성 모멘트를 계산하면 다음과 같다.The total plastic moment of section C is calculated as follows.

Figure pat00030
Figure pat00030

수학식 (7) ~ (9)에 의해, 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 영역에서 소성힌지가 발생하는지 여부를 검토하면 다음과 같다.By Equations (7) to (9), whether the plastic hinge occurs in the longitudinal direction (D2) region of the second stiffener 320 is examined as follows.

수학식 (7):

Figure pat00031
Equation (7):
Figure pat00031

Figure pat00032
Figure pat00032

즉, 수학식(7)을 활용하여, 소성힌지 발현지점을 검증하면 B단면을 가지는 제2 스티프너(320)의 길이방향(D2) 구간에서 소성힌지가 발생하는 것을 알 수 있었다.That is, by verifying the plastic hinge expression point using Equation (7), it was found that the plastic hinge occurred in the longitudinal direction (D2) section of the second stiffener 320 having a B section.

도 5a 내지 도 10b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체를 활용한 시험결과를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 5A to 10B , the test results using the test specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 according to an embodiment of the present invention will be described as follows.

먼저, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 검증을 위하여 실대형 실험을 수행하였고, 기둥(100)에 사용된 부재는 Pos-H로 PH-600x600x50x70이고, 보(200)에 사용된 부재도 Pos-H로 PH-1000x300x16x25로 T형으로 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체를 제작하였고, 가력방법은 KDS2019에서 제시하고 있는 반복재하절차를 적용하였다.First, a large-scale experiment was performed to verify the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention, and the member used for the column 100 is Pos-H, PH-600x600x50x70, and the beam 200. A test specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 was produced in a T-shaped member with Pos-H and PH-1000x300x16x25 with Pos-H, and the repeated loading procedure presented in KDS2019 was applied for the loading method.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 일 실시예에 따른 실험체를 도시한 도면이고, 도 5b는 도 5a에 의한 실험체를 활용한 실험 전과 후를 도시한 도면이다.5A is a view showing a test object according to an embodiment of a joint structure of a column 100 and a beam 200 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a before and after experiment using the test object according to FIG. 5A is a diagram showing

도 5b를 참조하면, 0.05rad 2cycle까지 거동하였으며, 0.06rad의 변형은 액츄에이터 가력 범위를 초과하여 실험을 종료하였다. Referring to Figure 5b, it behaved up to 0.05 rad 2cycle, and the deformation of 0.06 rad exceeded the actuator force range and the experiment was terminated.

가력 종료시까지 취성적 파단은 발생하지 않았으며, 스티프너(300)의 제2 스티프너(320)부분에서 소성힌지가 발생하였다.Brittle fracture did not occur until the end of the loading, and plastic hinges occurred in the second stiffener 320 portion of the stiffener 300 .

도 6은 도 5a의 실험체에 의한 실험에 따른 모멘트 - 회전각(최대변형각)의 관계를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a moment-rotation angle (maximum deformation angle) according to an experiment performed by the test object of FIG. 5A.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체는 회전각(최대변형각) 기준 0.04rad에서 0.8Mp 이상의 성능을 나타내어 특수모멘트 접합부의 성능을 발휘하였다.Referring to FIG. 6 , the specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 according to an embodiment of the present invention exhibited a performance of 0.8 Mp or more at 0.04 rad based on the rotation angle (maximum deformation angle). performance was demonstrated.

즉, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체는 접합구조의 회전각(최대변형각) 기준 0.04rad 거동시까지 보 전소성 모멘트(Mp)의 80% 이상의 내력을 확보함으로써 특수모멘트골조(SMF) 요구성능을 만족하는 것을 알 수 있었다.That is, the test specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention secures a proof force of 80% or more of the plastic moment of preservation (Mp) until it behaves 0.04 rad based on the rotation angle (maximum deformation angle) of the joint structure. It was found that the performance required for special moment frame (SMF) was satisfied.

도 7은 도 5a의 실험체에 의한 실험에 따른 모멘트 - 소성회전각의 관계를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a moment and a plastic rotation angle according to an experiment performed by the test object of FIG. 5A.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체는 소성회전각 기준 0.03rad에서 0.8Mp 이상의 성능을 나타내어, 특수모멘트 접합부의 성능을 발휘하였다. Referring to FIG. 7 , the specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 according to an embodiment of the present invention exhibits a performance of 0.8 Mp or more at 0.03 rad based on the plastic rotation angle, thereby exhibiting the performance of the special moment joint. did.

즉, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체는 소성회전각 기준 0.03rad 거동시까지 보 전소성 모멘트(Mp)의 80% 이상의 내력을 확보함으로써 특수모멘트골조(SMF) 요구성능을 만족하는 것을 알 수 있었다.That is, the test specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention requires a special moment frame (SMF) by securing 80% or more of the plastic moment of preservation (Mp) until it behaves 0.03 rad based on the plastic rotation angle. It was found that the performance was satisfactory.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체는 회전각(최대변형각) 기준 0.04rad에서 0.8Mp이상의 성능을 만족하고, 소성회전각 기준 0.03rad에서 0.8Mp이상의 성능을 만족하여 특수모멘트 접합부의 성능을 발휘함을 알 수 있었다.6 and 7, the test specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention satisfies the performance of 0.8 Mp or more at 0.04 rad based on the rotation angle (maximum deformation angle), and the plastic rotation angle standard It was found that the performance of the special moment joint was exhibited by satisfying the performance of 0.8Mp or more at 0.03rad.

도 8은 도 5a의 실험체에 의한 실험에 따른 구간별 인장변형도를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 0.05rad 구간별 인장변형도를 도시한 도면이다.8 is a view showing the tensile strain for each section according to the experiment by the test specimen of FIG. 5A, and FIG. 9 is a view showing the tensile strain for each section of 0.05 rad of FIG.

도 8 및, 도 9는 보(200)의 길이(L)방향(D2) 및, 폭방향(D1)으로 3개씩 이격하여 스트레인 게이지를 부착하여 보(200)의 소성변형을 측정하였다.8 and 9 show the length (L) direction (D2) and the width direction (D1) of the beam 200 by attaching strain gauges three at a time to measure the plastic deformation of the beam (200).

도 8을 참조하면, 보(200)의 길이(L)방향(D2)으로 3개의 스트레인 게이지의 측정값을 보면, 좌측의 스트레인 게이지와, 우측의 스트레인 게이지의 측정값은 항복변형(Yield Strain)의 값인 0.002를 크게 벗어나지 않아 탄성화된 상태로 이 부분에서는 소성변형이 발생하지 않는 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 8 , looking at the measured values of three strain gauges in the length (L) direction (D2) of the beam 200, the measured values of the strain gauge on the left and the strain gauge on the right are yield strain (Yield Strain) It was found that plastic deformation did not occur in this part in an elasticized state as it did not significantly deviate from the value of 0.002.

반면에, 보(200)의 길이(L)방향(D2)으로 3개의 스트레인 게이지 중 길이방향(D2)으로 중앙의 스트레인 게이지의 값인 0.002를 크게 벗어나면서 소성화가 이루어지는 것을 알 수 있었다.On the other hand, it was found that plasticization was performed while greatly deviating from 0.002, which is the value of the central strain gauge in the longitudinal direction (D2), among the three strain gauges in the length (L) direction (D2) of the beam 200.

즉, 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체는 스티프너(300)의 제2 스트프너의 길이방향(D2) 영역에서 소성화가 이루어지면서 소성힌지의 발생이 유도되는 것을 알 수 있었다.That is, it can be seen that the specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention is plasticized in the longitudinal direction (D2) region of the second stiffener of the stiffener 300, and the generation of the plastic hinge is induced. could

도 9는 보(200)의 폭방향(D1)으로 3개씩 이격하여 스트레인 게이지를 부착하여 보(200)의 소성변형을 측정하였다.In FIG. 9 , the plastic deformation of the beam 200 was measured by attaching a strain gauge at three intervals in the width direction D1 of the beam 200 .

도 9 및, 도 10b를 참조하면, 보(200)의 폭방향 좌측영역과 우측영역의 인장강도가 값이 상이한데, 이는 스티프너(300)의 제2 스티프너(320)에서 가장 높은 변형율을 나타내어 소성힌지가 발생되었기 때문이다.Referring to FIGS. 9 and 10B , the values of the tensile strengths of the left and right regions of the beam 200 in the width direction are different from each other. This is because the hinge occurred.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 해석적 성능검증을 위한 유한요소해석 과정을 도시한 도면이다.10A and 10B are diagrams illustrating a finite element analysis process for analytical performance verification of a joint structure of a column 100 and a beam 200 according to an embodiment of the present invention.

도 10a는 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체에 소성변형이 발생되기 전의 유한요소해석 상태를 도시한 것이고, 도 10b는 본 발명의 기둥(100)과 보(200)의 접합구조의 실험체에 소성변형이 발생된 후의 유한요소해석 상태를 도시한 것이다. Figure 10a shows the finite element analysis state before the plastic deformation occurs in the specimen of the joint structure of the column 100 and the beam 200 of the present invention, and Figure 10b is the column 100 and the beam 200 of the present invention. ) shows the state of the finite element analysis after plastic deformation occurs in the specimen of the joint structure.

또한, 도 10b를 참조하면, 보(200)의 폭방향(D1) 좌측영역과 우측영역의 소성변형 상태가 상이한 것을 알 수 있다.Also, referring to FIG. 10B , it can be seen that the plastic deformation state of the left region and the right region of the beam 200 in the width direction D1 is different.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

1: 기둥 2: 보
3: 단부보강판 4: 취성파단부분
100: 기둥 110: 기둥플랜지
120: 기둥웨브 130: 수평보강판
200: 보 210: 플랜지부재
230: 웨브부재 300: 스티프너
310: 제1 스티프너 320: 제2 스티프너
330: 제3 스티프너 331: 폭증가영역
333: 폭감소영역 340: 제4 스티프너
D1: 폭방향 D2: 길이방향
D3: 높이방향 S: 스캘럽
L: 보의 길이 L S : 스티프너의 길이
L S1 : 제1 스티프너의 길이와 제4 스티프너의 길이의 합
L S2 : 제2 스티프너의 길이 L S3 : 제3 스티프너의 길이
b n : 제1 스티프너의 폭 b a : 제2 스티프너의 폭
b b : 제3 스티프너의 폭 \t f: 보의 플랜지부재의 두께
tw: 보의 웨브부재의 두께 b f : 보의 플랜지부재의 폭
baf: 보의 플랜지부재의 폭과 한 쌍의 제2 스티프너의 폭의 합
bnf: 보의 플랜지부재의 폭과 한 쌍의 제1 스티프너의 폭의 합
da: 제1 스티프너의 길이
db: 제2 스티프너, 제3 스티프너, 제4 스티프너의 길이의 합
t f : 보의 플랜지부재의 두께 h: 보의 춤(높이)1: Column 2: Beam
3: End reinforcement plate 4: Brittle fracture part
100: column 110: column flange
120: pole web 130: horizontal reinforcing plate
200: beam 210: flange member
230: web member 300: stiffener
310: first stiffener 320: second stiffener
330: third stiffener 331: width increase area
333: width reduction area 340: fourth stiffener
D1: width direction D2: length direction
D3: Height direction S: Scallop
L: Length of beam L S : Length of stiffener
L S1 : the sum of the length of the first stiffener and the length of the fourth stiffener
L S2 : Length of the second stiffener L S3 : Length of the third stiffener
b n : the width of the first stiffener b a : the width of the second stiffener
b b : width of third stiffener \t f : thickness of flange member of beam
tw: thickness of web member of beam b f : width of flange member of beam
b af : sum of the width of the beam flange member and the width of the pair of second stiffeners
b nf : sum of the width of the beam flange member and the width of the pair of first stiffeners
d a : length of the first stiffener
d b : the sum of the lengths of the second stiffener, the third stiffener, and the fourth stiffener
t f : thickness of flange member of beam h: dance (height) of beam

Claims (10)

기둥;
단부가 상기 기둥에 접합되고, 대향되게 설치되는 한 쌍의 플랜지부재와, 상기 한 쌍의 플랜지부재의 사이를 연결하는 웨브부재를 구비하는 보; 및,
상기 기둥과 상기 보의 접합부분에 설치되는 스티프너;를 포함하고,
상기 스티프너는,
상기 기둥 및 상기 플랜지부재에 접합되는 제1 스티프너;
상기 플랜지부재에 접합되고, 상기 제1 스티프너에 비해 작은 폭을 가지는 제2 스티프너;
상기 플랜지부재 및 상기 제2 스티프너에 접합되고, 상기 제2 스티프너에서 멀어지는 방향으로 갈수록 폭이 증가하는 폭증가영역과, 상기 제2 스티프너에서 멀어지는 방향으로 갈수록 폭이 감소하는 폭감소영역을 포함하는 제3 스티프너; 및,
상기 플랜지부재에 접합되고 상기 제1 스티프너와 상기 제2 스티프너의 사이에 형성되며, 상기 제1 스티프너에서 제2 스티프너 방향으로 갈수록 단면이 감소하는 만곡라인이 형성되는 제4 스티프너;를 포함하는 기둥과 보의 접합구조.
Pillar;
a beam having an end joined to the column, a pair of flange members facing each other, and a web member connecting between the pair of flange members; and,
Including; stiffener installed at the joint portion of the column and the beam;
The stiffener is
a first stiffener joined to the pillar and the flange member;
a second stiffener joined to the flange member and having a smaller width than that of the first stiffener;
A third part that is joined to the flange member and the second stiffener and includes a width-increasing region in which the width increases in a direction away from the second stiffener, and a width-reducing region in which the width decreases in a direction away from the second stiffener. stiffener; and,
A pillar including a; Beam joint structure.
 제1항에 있어서,
아래의 수학식 (1), (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 접합구조.

수학식 (1):
Figure pat00033

수학식 (2):
Figure pat00034


여기서, L S : 스티프너의 길이, h: 보의 춤(높이), L S2 : 제2 스티프너의 길이, b f : 보의 플랜지부재의 폭이고, min(bf, h/3)은 b f 와 h/3 중 최소값을 의미한다.
According to claim 1,
A joint structure of a column and a beam, characterized in that it satisfies the following equations (1) and (2).

Equation (1):
Figure pat00033

Equation (2):
Figure pat00034


Here, L S : length of stiffener, h: dance (height) of beam, L S2 : length of second stiffener, b f : width of flange member of beam, min(bf, h/3) is b f and It means the minimum value among h/3.
 제2항에 있어서,
아래의 수학식 (3), (4), (5)을 만족하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 접합구조.

수학식 (3):
Figure pat00035

수학식 (4):
Figure pat00036

수학식 (5):
Figure pat00037


여기서, b n : 제1 스티프너의 폭, b a : 제2 스티프너의 폭, b f : 보의 플랜지부재의 폭, d a : 제1 스티프너의 길이이고, t f : 보의 플랜지부재의 두께이다.
3. The method of claim 2,
A joint structure of a column and a beam, characterized in that it satisfies the following equations (3), (4), (5).

Equation (3):
Figure pat00035

Equation (4):
Figure pat00036

Equation (5):
Figure pat00037


Here, b n : the width of the first stiffener, b a : the width of the second stiffener, b f : the width of the flange member of the beam, d a : the length of the first stiffener, t f : the thickness of the flange member of the beam .
 제3항에 있어서,
아래의 수학식 (6)을 만족하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 접합구조.

수학식 (6):
Figure pat00038


여기서, bn: 제1 스티프너의 폭, ba: 제2 스티프너의 폭, bb: 제3 스티프너의 폭이다.
4. The method of claim 3,
A joint structure of a column and a beam, characterized in that it satisfies the following Equation (6).

Equation (6):
Figure pat00038


Here, bn: the width of the first stiffener, ba: the width of the second stiffener, and bb: the width of the third stiffener.
 제1항에 있어서, 상기 제2 스티프너는,
길이방향 전체에 걸쳐서 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 접합구조.
According to claim 1, wherein the second stiffener,
A joint structure of a column and a beam, characterized in that it has the same width over the entire length direction.
 제1항에 있어서, 상기 제3 스티프너는,
상기 제2 스티프너와 상대적으로 가까운 부분에 상기 폭증가영역이 배치되고, 상기 제2 스티프너와 상대적으로 먼 부분에 상기 폭감소영역이 배치되는 기둥과 보의 접합구조.
According to claim 1, wherein the third stiffener,
A joint structure of a column and a beam, wherein the width increasing region is disposed at a portion relatively close to the second stiffener, and the width decreasing region is disposed at a portion relatively far from the second stiffener.
 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보는,
상기 한 쌍의 플랜지부재의 폭방향 전체구간 및, 상기 웨브부재의 높이방향 전체구간이 상기 기둥에 접한 상태에서 용접 접합되는 기둥과 보의 접합구조.
7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the
A joint structure of a column and a beam in which the entire section in the width direction of the pair of flange members and the entire section in the height direction of the web member are in contact with the column by welding.
 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보는 상기 웨브부재에 상기 기둥과 접하는 높이방향 모서리부분에 절개된 형상의 스캘럽이 형성되고,
상기 보는,
상기 상기 한 쌍의 플랜지부재의 폭방향 전체구간 및, 상기 스캘럽을 제외한 상기 웨브부재의 높이방향 전체구간이 상기 기둥에 접한 상태에서 용접 접합되는 기둥과 보의 접합구조.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The beam is formed with a scallop in the shape of a cut in the height direction edge portion in contact with the pillar on the web member,
See above,
A joint structure of a column and a beam in which the entire section in the width direction of the pair of flange members and the entire section in the height direction of the web member excluding the scallop are in contact with the column by welding.
 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스티프너는,
상기 플랜지부재의 폭방향 양단부에 각각 형성되는 기둥과 보의 접합구조.
The method of any one of claims 1 to 6, wherein the stiffener comprises:
A joint structure of a column and a beam respectively formed at both ends of the flange member in the width direction.
 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 스티프너는,
상기 제1 스티프너에서 제2 스티프너 방향으로 갈수록 단면이 감소하는 원호상의 만곡라인이 형성되고, 상기 만곡라인은 상기 제4 스티프너의 길이방향 전체에 걸쳐서 형성되는 기둥과 보의 접합구조.
According to any one of claims 1 to 6, The fourth stiffener,
A junction structure of a column and a beam is formed in an arc-shaped curved line whose cross section decreases from the first stiffener toward the second stiffener, and the curved line is formed over the entire length direction of the fourth stiffener.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200279918Y1 (en) 2002-03-16 2002-07-02 (주)씨.에스 구조 엔지니어링 beam-column connection detail of long-span pre-cast system
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