H형강 보강 기둥의 특성에 관한 연구

Abstract

본 연구는 부재력이 부족한 H형강 기둥에 대해 철판으로 플랜지의 단면을 보강하는 경우, H형강과 보강 단면의 일체화를 위한 접합방법을 주요 변수로 H형강 보강 기둥에 대한 중심축 압축실험을 실시하였다. H형강에 플랜지 접합 방법의 적용성 여부와 세장비에 따른 중심축 압축기둥의 거동, 최대응력 및 파괴양상, 변형 등의 구조적 특성을 파악하였다.

1) H형강 보강 기둥 실험 결과, 무보강의 기준실험체는 최대하중 이후 좌굴에 의해 취성파괴 되었으나, 플랜지를 철판으로 보강한 실험체는 항복하중이 증대하여 최대하중에 도달하여 변형이 발생하여 압축 및 좌굴에 의해 파괴되는 것으로 나타났다. 2) 기준실험체에 비해 보강실험체의 최대하중은 세장비 50에서 12.91～63.13%, 세장비 60에서 19.65～86.43% 정도 증대되는 것으로 나타났다. 3) 기준실험체에 비해 보강실험체의 단면적별 최대응력은 세장비 50에서 13.06～39.82%, 세장비 60에서 0.65～36.21% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 4) H형강의 보강방법별 보강효과는 보강의 접합과 접합부간의 거리 특성에 의해서 고력볼트 접합(C Type), 양단부 용접 접합(A Type), 양단부와 중앙부 용접 접합(B Type), 양단부 용접 접합과 고력볼트의 병용 접합(D Type)의 순으로 극한응력이 증대되는 것으로 나타났다. 5) 기준실험체에 비해 보강 실험체는 단면적의 증대로 인해 초기 응력과 변형의 상관 기울기가 증대되어 변형 저항능력이 높은 것으로 나타났다. 그러므로 플랜지를 철판으로 보강한 실험체는 변형 및 좌굴제어의 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다. 6) 이상으로 중심축 압축기둥 실험 결과를 종합하면, H형강 기둥에 철판으로 플랜지 단면을 용접과 고력볼트의 병행 접합방법으로 보강하면 내력 증대효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 실제로 구조물에 적용하기 위해서는 향후 편심거리 압축하중에 대한 실험적 검토가 필요할 것으로 사료된다.|This study conducted centrally axis compression test of H-shaped section steel column with bonding methodology for unification of H-shaped section steel and reinforced section as a main variable when the flange section of H-shaped section steel column with poor member stress is reinforced with steel plate. It examined structural characteristics such as behavior, maximum stress, fracture and deformation of centrally axis compressed column depending on applicability and slenderness ratio of H-shaped section steel flange bonding methodology.

1) As a result of H-shaped column test, non-reinforced specimen showed brittle failure by buckling after having maximum load, but specimen of flange reinforced with steel plate showed increase of yield load, deformation in maximum load and failure by compression and buckling.

2) Maximum load of reinforced specimen showed increase 12.91～63.13% in 50 of slenderness ratio (KL/r) and 19.65～86.43% in 60 of slenderness ratio compared to standard specimen.

3) Section area stress of reinforced specimen showed reduction of 13.06～39.82% in 50 of slenderness ratio and of 0.65～36.21% in 60 of slenderness ratio compared to standard specimen.

4) Effects of reinforcement methods of H-shaped section steel showed the increase of stress in high tension bolt joining (C type), joining by welding at both extremes (A type), joining by welding at both extremes and center (B type), and combined joining of welding and high-power bolt at both extremes (D type) in order by the distance between reinforced joining and joined part.

5) Reinforced specimen showed increase of relative slope of initial stress and deformation due to that of section area and high resistance against deformation compared to standard specimen. Therefore, it was considered that specimen of flange reinforced with steel plate can expect the effects of deformation and buckling control.

6) To synthesize the results of centrally axis compressed column experiment, it was found that increase of tensile strength can be expected with reinforcement of H-shaped section steel with combined joining by welding and high-power bolt of flange section with steel plate. In addition, for its actual application to structure, experimental examination of compressive load to concentricity distance is required.