고강도강 기둥을 적용한 비보강 플랜지-웨브 용접 접합부의 내진 성능 평가

Abstract

국내외에서 초고층 건물 및 초대형 구조물에 대한 필요성이 높아짐에 따라 고강도 강재의 필요성이 증가함에 따라 현재 개발되어 있는 고강도 강재가 현행 기준의 특수모멘트 골조를 만족하는지 여부를 알아보기 위해 고강도강 기둥을 사용한 실험체와 일반강도 강 기둥을 사용한 실험체를 제작하여 반복가력 실험을 실시하였다. 본 연구에 사용된 실험체는 ANSI/AISC-358 (AISC 2009)3)에서 요구하는 설계상세를 만족하는 비보강 플랜지 - 웨브 용접(WUF-W)모멘트 접합부 4개를 보 춤(700mm와 900mm)과 기둥강도(SM490과 HSB800)를 주요변수로 하여 실물크기로 제작하여 실험을 실시하였으며 사용된 실험체의 각 부위에 대한 시험편을 제작하여 인장시험을 수행하였다. 보 춤이 700mm인 실험체 2개와 보 춤이 900mm인 실험체를 포함한 총 4개의 실험체에 대하여 비탄성 반복가력 실험을 통하여 WUF-W 모멘트 접합부의 내진성능을 평가하였다. 대부분의 실험체는 보에서 가장 많은 에너지 소산을 하였고 기둥과 패널존의 분담율은 적었다. 에너지 소산능력은 고강도 강기둥을 적용한 실험체가 일반강도 강 기둥을 적용한 실험체에 비해 적었으나 고강도강 기둥을 갖는 두 실험체를 포함한 4개의 실험체 중 3개의 실험체는 총 층간변위각 0.04의 성능을 만족하였다. 이 결과로 현행 AISC기준에 비추어 볼 때 충분한 연성능력을 갖고 있다고 판단된다. 또한 고강도강 용접용으로 개발된 용접봉인 K120TG를 고강도 강 기둥과 일반강도 강 보의 용접접합을 사용하여 실험을 진행함에 있어 용접에 의한 성능저하가 발생하지 않은 것으로 미루어 이종강재간의 용접에 이 용접봉을 사용해도 무방할 것으로 사료된다.