강구조 H형강 기둥-보 접합부의 내진성능에 관한 실험적 연구

Experimental Study on the Seismic Performance of Steel H-Shaped Beam-to-Column Connections

기존 강구조 모멘트골조시스템의 기둥-보 접합부는 노스리지 지진과 고베 지진시 충분한 내진성능을 발휘하지 못하고 접합부에서 조기 취성파괴가 발생하였다. 본 연구는 이러한 문제점을 고려하여 기존 접합부의 형상을 변화하여 H형강 보웨브의 고장력볼트 2면 전단접합과 보플랜지에 리브보강 유무를 변수로 한 실대형 실험을 실시하였다. 실험결과 기존 접합부보다 초기강성, 에너지흡수능력 및 소성회전능력이 각각 높게 나타났으며, 내력상승률 및 변형능력 또한 높게 나타나 비교적 우수한 내진성능을 나타냈다. 그리고 각 시험체가 층간변위비 4.2%, 총 소성회전능력 약 0.027 rad 이상 및 접합부 최대내력이 보의 전소성모멘트의 약 125% 이상을 상회하여 반응수정계수 R값 적용시 중간모멘트골조 이상의 내진설계가 가능하리라 사료된다.

In terms of the moment frame system of steel structures, early brittle fractures developed in the H-shaped beam-to-column connection during the Northridge and Kobe earthquakes, thereby indicating insufficient seismic performance of these components. In this study, experiments were conducted on two-side shear connections of web and rib plate reinforcements of the flanges on an H-shaped beam-to-column connection. According to the test results, the H-shaped beam-to-column connections with two-side shear connections of beam web and rib plate reinforcements of the flanges were superior to the existing connections in terms of initial stiffness, energy dissipation capacity, and plastic rotational capacity. The test values exceeded 4.2%, 0.027 rad, and 125% in terms of story drift ratio, total plastic rotation capacity, and full plastic moment of the beam, respectively. Accordingly, the proposed H-shaped beam-to-column connection showed better performance than that of the intermediate moment frame regarding seismic design.