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과제기본정보

중약진 지역인 우리나라에 적합한 보-기둥 접합부 개발에 관한 연구 - CFT 접합부를 중심으로 -2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 도시건축연구사업 과제번호 06CHUD-C042218-02
국가과학표준분류 1순위 건설·교통 | 구조물·지반공학 기술 | 강구조·합성 구조 기술 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 중약진 지역인 우리나라에 적합한 보-기둥 접합부 개발에 관한 연구 - CFT 접합부를 중심으로 -
주관연구기관 서울시립대학교 산학협력단
총괄연구 책임자 성명 최성모
소속 서울시립대학교 직위 교수
기관 대표번호 02-6490-6114 FAX 02-6490-5141
총 연구기간 2005-12-30 ~ 2007-12-29
당해연도 연구기간 2006-12-30 ~ 2007-12-29

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 169,000,000 7,019,000 59,160,000 66,179,000 235,179,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 - 현재까지의 국내 지진은 1978년 지진관측 이후 2004년 5월 울진(규모 5.2)지진과 2003년 3월 백령도(규모 5.0)지진 등 총 5회 발생하였고, 최근 2005년 3월 20일 후쿠오카 지진(규모 7.0)으로 경상남도 지역에서는 규모 4.0이상의 지진여파가 있음. 이에 2005년에는 KBC-S 2005에 내진설계규준을 강화시켰음. 그러나 아직은 강진지역의 내진규준 및 내진접합상세를 그대로 들여와 사용하고 있는 실정임. 국내에서 발생하는 지진의 특성을 분석하고 건축물 설계 시 중/약진 지역인 우리나라 실정에 맞는 접합부 개발이 선행되지 않는다면 내진설계법의 개정만으로는 건축물에 필요한 내진성능을 확보하는데 어려움이 있음.
- CFT구조는 시공성과 내진성능이 우수하여 고층건물뿐만 아니라 저층건물 및 대공간 구조에서도 사용빈도가 늘어나는 추세임. 현재 중/'약진 지역인 국내의 CFT 접합부 설계는 강진지역의 디테일인 관통형 접합디테일을 그대로 적용하고 있으며 이는 비경제적임. 또한, 한국의 고층구조물은 일반적으로 대부분 RC 코어와 모멘트 프레임으로 구성되어 외부 기둥-보 접합부에서의 횡력저항능력의 고려는 극히 적어지므로 하부 접합디테일의 단순화가 가능함. 건설업의 국제 무한 경쟁 체제하에서 국내 건설업의 전향적인 경쟁력 제고를 위해서는 CFT 구조의 일반화는 당면한 주요 과제 중의 하나라 할 수 있음.
최종목표 본 연구는 한국 등 중/약진 지역에 적합한 접합부 개발의 일환으로 국내외 지진특성 및 구조특성, 내진설계 등의 분석과 구조성능평가 실험 및 해석을 통해 제작성과 시공성이 확보되며 적정 연성능력이 확보되는 기둥-보 접합부의 상/하 이형 내진접합상세를 구축하고자 함. 또한, 내진성능평가 실험 및 해석을 통해 내진성능 검증 및 설계식을 제안하고 국내 적합한 내진접합상세 및 내진설계를 일반화시키기 위한 방안을 제시하는 것을 최종 목표로 함.
연구내용 및 범위 < 1차년도 >
내진분야에서는 국외 중약진 지역의 내진성능설계의 흐름 및 설계 시 고려사항, 내진성능평가방법의 현황을 분석하고 국내 내진접합상세 개발 및 내진성능평가방법에 대한 방향을 설정하였다. 이때, 강진지역과 중약진 지역이 모두 분포하고 있으며 오래 전부터 지진에 대한 많은 연구가 진행되어 내진설계 및 내진성능평가방법 등이 제시되어 있는 미국의 문헌 및 현황을 고찰하였다.
구조분야에서는 접합부 형상개발을 위하여 KBC-S 2005의 내진규준 분석 및 기존 접합형식의 문제점을 분석하고 시공성/경제성 개선을 고려하였다. 또한, 이러한 접합부 요소의 구조성능을 평가하기 위하여 접합부의 상/하 접합상세에 대한 단순인장 실험을 수행하였다.
표준화분야에서는 개발한 접합상세의 표준화 로드맵을 작성하고 국내 접합부 내진상세의 표준화 방안을 제시하기 위하여 국내, 미국, 유럽, 일본의 내진기준 변천과정과 접합부 설계 매뉴얼을 분석하였다.

< 2차년도 >
ㅇ 내진성능 평가기준의 제안 및 평가방법 완성
- 접합부의 내진성능 평가기준 정립
- 반복하중에 대한 접합부의 내진성능 실험
- 접합부 내진성능 평가방법 개발
- 기둥-보 접합부의 내진성능 평가
ㅇ 중약진지역에 적합한 기둥-보 접합부 개발 - CFT구조/엔드플레이트구조 접합부
- 중약진 지역에 적용가능한 접합부의 목표성능 설정
- 접합부 형식의 Prototype 제안
- 구조성능 평가실험
- 이론해석(ANSYS 이용)을 통한 기둥-보 접합부의 구조성능 평가
- 기둥-보 접합부 유한요소해석을 통한 부재크기별 접합상세 결정
- 중약진지역에서 기둥-보 접합부의 신뢰성 및 안전성 평가
ㅇ 내진상세 및 성능평가 방법에 대한 표준화 시도
- 개발한 내진성능평가방법의 표준화 시도
- 개발된 접합부의 표준화 완성
- 실험 결과와 외국의 설계기준을 근간으로 구조 설계식 작성
- 설계식 및 시공매뉴얼 작성에 의한 구조설계 및 시공의 최적화
- 보-기둥 접합부의 표준화를 위한 방안 제시
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 <내진분야> o 내진성능 평가기준의 제안 및 평가방법 완성 <구조분야> o 중약진지역에 적합한 기둥-보 접합부 개발 <표준화분야> o 내진상세 및 성능평가 방법에 대한 표준화 시도 - 접합부의 내진성능 평가기준 정립 - 반복하중에 대한 접합부의 내진성능 실험 - 접합부 내진성능 평가방법 개발 - 기둥-보 접합부의 내진성능 평가 - 중약진 지역에 적용가능한 접합부의 목표성능 설정 - 접합부 형식의 Prototype 제안 - 구조성능 평가실험 - 이론해석(ANSYS 이용)을 통한 기둥-보 접합부의 구조성능 평가 - 기둥-보 접합부 유한요소해석을 통한 부재크기별 접합상세 결정 - 중약진지역에서 기둥-보 접합부 신뢰성 및 안전성 평가 - 개발한 내진성능평가방법의 표준화 시도 - 개발된 접합부의 표준화 완성 - 실험결과와 외국 설계기준을 근간으로 구조설계식 작성 - 설계식 및 시공매뉴얼 작성에 의한 구조설계 및 시공의 최적화 - 보-기둥 접합부의 표준화를 위한 방안 제시
연구성과 기술적 기대성과 - 건설 신기술에 의한 국내 독자기술 확보
- 최신 기술의 적용 및 개발로 인한 국내 건설기술 발전에 기여
- CFT구조의 설계 및 시공기술의 국내 안착
- 실대구조실험을 통하여 기둥-보접합부 하부접합디테일개발에 따른 구조적
거동 및 하중전달기구를 명확히 규명하여 기술적 노하우확보가능
- 향후 지속적 확대 적용 가능한 CFT구조 시스템의 기반기술 확보를 통한 기
술 우위 경쟁력 확보 가능
사회 경제적 파급효과 - 하부 접합디테일의 단순화에 따른 시공성 향상 및 경제성 확보
- CFT구조의 적용활성화에 따른 철골 수요의 확대
- CFT기둥-보 접합부의 하부접합디테일의 단순화로 인한 CFT 기둥내의 콘크
리트 충전성 확보
- 보 춤의 차이에 따른 기둥 내의 다이아프램의 복잡함을 단순화함에 따라 건
설재료 비용절감
활용방안 중약진 지역인 국내 실정에 적합한 CFT 기둥-보 내진 접합디테일의 개발과 설계 및 시공지침이 작성되면 지금까지 적용되던 강진지역의 설계기준이 국내실정에 맞는 설계기준으로 대체됨. 따라서 보다 효율적인 구조설계와 시공이 가능하게 되어 국내기술력을 한단계 올리게 되고 이러한 국내 기술의 축적은 CFT구조의 수요확대와 미국 및 일본의 기술수준과 경쟁할 것으로 기대함.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 콘크리트충전강관 기둥-보 접합부 중약진 지역 하부접합디테일 내진성능
영문 Concrete Filled Steel Tube Column-to-Beam Connections Light/Moderate-Earthquake Areas Lower Part Connections Details Seismic Performance
최종보고서
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최종보고서 0554_중약진 지역인 우리나라에 적합한 보-기둥 접합부 개발에 관한 연구 - CFT 접합부를 중심으로 -.pdf   다운로드
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