고장력 볼트 기둥-기초 연결부의 강도특성에 관한 해석적 연구

Abstract

고장력 볼트를 적용한 원형단면 콘크리트 충전 강재 기둥-기초 연결부의 합리적인 설계범위를 제안하기 위하여 축하중과 수평하중을 동시에 받는 기둥-기초 연결부의 전반적인 구조적 거동과 설계변수에 따른 거동특성을 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 앵커볼트를 고장력 볼트로 대신하는 선행연구의 실험을 토대로 수치해석을 실시하였으며, 해석방법의 타당성을 검증하였다. 또한 현행 설계기준을 분석하여 기둥-기초 연결부 거동에 영향을 미치는 설계변수(앵커의 묻힘깊이, 앵커의 강종, 리브의 높이, 리브의 두께)를 선정하였으며, 설계변수에 따른 기둥-기초 연결부의 거동특성을 비교 분석하였다. 일반 앵커에 비해 고장력 볼트를 적용하는 것이 기둥-기초 연결부의 거동에 유리한 것으로 나타났으며, 고장력 볼트의 최소 묻힘깊이는 기둥 직경(D)을 기준으로 0.5D이상으로 설계하는 것이 합리적이라고 판단된다. 리브의 높이는 0.5D이상, 리브의 두께는 베이스플레이트 두께(<TEX>$t_b$</TEX>)를 기준으로 <TEX>$0.4t_b$</TEX>이상으로 설계하는 것이 합리적이라고 판단된다. In order to suggest a reasonable design for the circular concrete filled tube steel column-foundation connection applying high-tension bolts, Overall structural behavior and characteristics according to various variables of column-foundation connection are numerically analyzed using a commercial FE analysis program, ABAQUS. To that goal, finite element analysis is conducted on the basis of the previous study replacing anchor bolts to high-tension bolts, and the analytical results are validated by comparison with experimental results. Also, the various variables(embedded depth and grade of anchor, and height and thickness of rib) involved in behavior of the column-foundation connection are selected through analyzing the current design criteria, and the characteristics of the column-foundation connection are compared and analyzed according to the various variables. In case of the anchor bolts, Applying the high-tension bolts is more advantage and securing the embedded depth beyond 0.5D is recommendable. In case of the rib, a minimum of 0.5D for rib's height and <TEX>$0.4t_b$</TEX> for rib's thickness should be secured to develop the structural performance.