콘크리트충전 튜브플랜지 H형강 보의 휨성능에 관한 실험연구

Experimental Study on the Flexural Capacity of H-shaped Steel Beam with the Concrete-Filled Tubular Flange

일반적인 H형강 보의 상부 플랜지 요소를 콘크리트가 충전된 튜브로 대체하여 보부재의 횡좌굴강도를 크게 향상시킨 콘크리트충전 튜브플랜지 H형강보가 제안되었다. 이러한 보 부재는 횡지지 간격이 매우 커지는 장스팬 지붕구조에 효과적으로 적용될수 있다. 이 연구에서는 콘크리트충전 튜브플랜지 H형강 보의 휨성능에 대한 실험과 결과분석이 이루어졌다. 튜브플랜지의 단면형상, 튜브플랜지의 두께, 콘크리트 충전여부, 충전 콘크리트의 강도 등을 실험변수로 하여 총 6개의 실험체를 제작하였고, 2점 집중하중으로 가력하여 휨실험을 수행하였다. 각 실험체별로 변형특성, 파괴양상, 힘-변위 관계, 변형률 분포 등을 분석하였 고, 실험의 최대강도와 이론식에 근거한 공칭강도를 비교하였다. 각 실험변수들이 힘-변위 관계, 최대강도, 변형성능 등의 휨성능에 미치는 영향을 분석하였다.

H-shaped steel beam with concrete-filled tubular flange, which has greatly increased lateral buckling strength due to the rectangular upper tube filled with concrete in place of steel plate flange in the conventional H-shaped steel beam, has been proposed. This beam member can be much effectively applied to the long-span roof structures without lateral supports. Experiments on the flexural capacity of H-shaped steel beam with concrete-filled tubular flange were performed, and the results were examined. Test parameters were the shape of tubular flange, the thickness of tubular flange, the existence of filled concrete, and the compressive strength of filled concrete. A total of six specimens were prepared and tested under the concentrated loads of two points. Deformation characteristics, failure mode, load-displacement relationship and sectional strain distribution of each specimen were investigated, and the maximum test load and the nominal strength based on the plastic theory were compared. The effects of each test parameter on the flexural capacity such as maximum strength, deformation capacity, and load-displacement relationship were examined.