콘크리트충전 튜브플랜지 H형강 합성보의 휨성능에 관한 실험연구

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

최근 일반적인 H형강 보의 상부 플랜지 요소를 콘크리트가 충전된 튜브로 대체하여 보부재의 횡좌굴강도를 크게 향상시킨 콘크리트충전 튜브플랜지 H형강보를 개발하였다. 장스팬 공장 건축물의 지붕골조 뿐만 아니라 다양한 건물 등에 이러한 TH 보를 적용하기 위해서는 콘크리트 바닥이 있는 합성보에서도 휨성능을 검증할 필요가 있다. 따라서 이 논문에서는 TH 합성보의 휨성능을 평가하기 위해 강재 보의 형상(H, TH, UH)을 변수로 하여 2점 가력 휨실험을 수행하였고, 그 결과를 국내 기준에 따른 이론식과 비교하여 검증하였다. 각 실험체별로 변형특성, 파괴양상, 힘-변위 관계, 변형률 분포 등을 분석하였고, 실험의 최대강도와 이론식에 근거한 공칭강도를 비교하였다. 또한 실험변수가 힘-변위 관계, 최대강도, 변형성능 등의 휨성능에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 TH 합성보에서는 상부 튜브의 형상이 휨성능이 미치는 영향이 작고 매립된 상부 튜브 플랜지는 스터드 볼트와 같은 완전합성거동을 발휘하게 할 수 있으며, 기존의 합성단면 설계방법을 적용하여도 된다.

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 connected with concrete slab to develop the composite beam. Experiments on the flexural capacity of the composite beam were performed, and the results were examined. Test parameter was the shape of steel flange. A total of three 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 test parameter on the flexural capacity such as maximum strength, deformation capacity, and load-displacement relationship were examined.