형강접합부 목골조의 탄소성거동에 관한 실험적 연구
Experimental Study on Elasto-plastic Behaviour of Laminated Timber Structure with Section Steel Joint
- 발행기관 동신대학교 대학원
- 지도교수 김순철
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 학과 대학원 건축공학과
- 세부전공 건축구조 전공
- 원문페이지 ⅶ, 84 p.
- 본문언어 한국어
- 저작권 동신대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
최근 수년간 새로운 주택형태인 목조주택의 시공이 대도시 근교의 전원도시를 중심으로 증가되고 있는 추세이다. 특히, 북미에서는 4층 정도의 중 저층 목조공동주택이 일반적으로 건설되고 있다. 이러한 건축물은 기초부분에 해당되는 하부층은 RC조로 하고, 상부층은 목조(입면적 하이브리브)로 하는 구조형식이 보급되어 있다. 그래서 집성재를 구조부재로 적극 활용하기 위해서는 내화구조성능을 갖는 목질부재나 S조나 RC조와 하이브리드 시스템을 이용함으로써 내화성, 내진성, 차음성, 등의 현재 요구되어지는 설계수준, 거주 수준, 등을 만족시킬 필요가 있다. 이러한 목재의 결점을 보완하기 위한 방안으로 구조용집성재가 사용되고 있지만, 기존의 드리프트 핀이나 볼트와 같은 접합장치에 의한 접합은 지압면적이 작기 때문에 국부적인 파괴가 발생하여, 실질적인 목재강도를 충분히 반영한 설계가 어렵다. 따라서 본 연구는 구조용집성재 최외층재의 물성시험(압축시험, 부분압축시험, 휨시험, 인장시험)을 통하여 최외층재로서 만족여부 및 시험의 적합성을 검증하고 구조용집성재의 기둥과 보의 접합에 형강을 이용한 접합형식을 제안하여 이들로 구성된 보부재의 구조적 성능을 평가하였다. 그리고 목골조의 내력 및 강성을 향상 시킬 수 있는 방안으로 가새, 황토벽돌, ALC블록을 사용한 벽체에 대한 구조적 성능을 평가하였다. (1) 구조용집성재의 최외층재에 대한 물리적 특성을 파악한 결과, KS규준치와 JIS규준치를 만족하고 있는 것을 알 수가 있었다. (2) 구조용집성재를 H형강에 1.5D(195mm), 2.0D (260mm)삽입한 H-1.5D실험체와 H-2.0D실험체는 최대내력 후에 급격하게 내력이 저하되었으며, 그 후에 내력이 회복되었다. 그리고, 기존 접합형식인 PL-1.5D실험체에 비해서 내력은 7.7%정도 상승하지만, 초기강성의 경우는 33%이상 향상되는 것으로 나타났다. 이는 기존 접합형식에 비해 지압면적이 크기 때문으로 판단된다. (3) 목골조의 벽체보강형식에 다른 초기강성과 내력 및 에너지흡수능력은 ALC블럭>황토벽돌>가새 순으로 우수한 것으로 나타났다. (4) 무보강형식의 목조골조에서 층간변형각에 대한 목재의 기여분은 탄성, 소성영역과 무관하게 전체의 61%～68%를 차지하였다. 그러나 벽체를 보강한 실험체의 경우는 보강효과가 클수록 탄성에서의 목재변형기여분이 큰 것으로 나타났으며, 소성의 경우는 무보강형식의 목조골조와 유사한 값을 나타내었다.
more초록/요약
The construction of wood-framed houses, a new type of house, has been increasing in rural cities nearby large cities over the last couple of years. In particular, four-floor low-rise wooden apartments are generally constructed in the North America. The lower floors of these houses are made by RC and upper floors are made by wood (vertical hybrid). Therefore, in order to actively use structural laminated timbers as structural members, a hybrid system with the wooden types material with fire-resistive construction ability, steel structure or reinforced concrete should be used to satisfy required design level and residence level such as fire-resistant, earthquake-proof and noise isolation. Structural laminated timber is used to make up the defects of wood, but since joint by existing joint tools such as drift pin or bolt has narrow pressure area, there is partial destruction occurred, and it is difficult to design it by fully reflecting timber strength. Therefore, this study verified the structural performance as an outermost material through mechanical tests(compression test, partial compression test, bend test and tensile test). Also, this study suggested a joint method by using section steel for the joint of glued-laminated timber column and beam, and assessed the structural ability for beam composed of these materials. Also, as a method to increase strength and deformances of structural timber frame, the structural ability of timber frames stiffened with bracing, Hwang-toh bricks and Autoclaved Lightweight Concrete bricks are evaluated. (1) In evaluating the physical properties of outermost glued-laminated timber, test results satisfies KS and JIS. (2) In H-1.5D specimen and H-2.0D specimen with inserted glued-laminated timber into H section steel by 1.5D(195mm) and 2.0D (260mm), the strength was rapidly decreased after maximum strength, and thereafter, the strength is recovered. Its strength is increased by 7.7% compared to existing joint PL-1.5D specimen, but in case of initial stifness, it is improved by more than 33%. This is because the pressure area of suggested specimens is larger than those of specimen with existing joint method. (3) The initial stiffness, maximum strength and energy absorption ability was excellent in the order of ALC brick > Hwang-toh brick > bracing according to reinforcement type of wood frame. (4) The contribution of wood part to drift angle of wood frame without reinforcement accounted for 61-68% out of total regardless of elasto part and plastic part. In case of reinforced specimens, the bigger the reinforcement effect is, the greater contribution of timber to elasticity is. However, it shows similar result with wooden frame without reinforcement in case of plasticity.
more목차
1. 서론 = 1
1.1 연구배경 및 목적 = 1
1.2 기존연구의 동향 = 3
1.3 연구범위 = 4
2. 구조용집성재 최외층재의 소재실험 = 5
2.1 실험 계획 = 5
2.2 실험 방법 = 7
2.2.1 시험편의 치수 측정 = 7
2.2.2 무게 및 함수율 측정 = 8
2.2.3 가력 및 계측방법 = 8
2.3 실험결과 및 분석 = 11
2.3.1 비중-함수율 관계 = 11
2.3.2 압축시험 = 12
2.3.3 부분압축시험 = 17
2.3.4 인장시험 = 21
2.3.5 휨시험 = 26
3. 보부재의 휨실험 = 31
3.1 실험계획 = 31
3.2 실험방법 = 33
3.2.1 실험체 가력방법 = 33
3.2.2 변위계 및 게이지부착위치 = 34
3.3 실험결과 및 분석 = 34
3.3.1 모멘트-변형각 관계 = 34
3.3.2 파괴형상 = 37
3.3.3 초기강성 = 39
3.3.4 최대모멘트 = 40
3.3.5 강성변화율 = 41
3.3.6 에너지흡수능력 = 42
4. 목골조 실험 = 43
4.1 실험계획 = 43
4.2 실험방법 = 49
4.2.1 실험체 가력방법 = 49
4.2.2 변위계 및 게이지부착위치 = 50
4.3 실험결과 = 51
4.3.1 수평하중과 층간변형각의 관계 = 51
4.3.2 파괴형상 = 58
4.3.3 초기강성 = 62
4.3.4 최대수평하중 = 65
4.4 분석 및 고찰 = 67
4.4.1 강성변화율 = 67
4.4.2 에너지흡수능력 = 69
4.4.3 층간변형각에 대한 목재와 강재의 기여비 = 71
4.4.4 목재와 강재의 변형도 = 74
5. 결론 = 78
참고문헌 = 80
(Abstract) = 82