반복하중을 받는 볼트 연결부에 대한 역학적인 고등해석 모델의 개발

Abstract

반복적인 하중을 받는 볼트 연결부의 비선형적인 거동을 예측할 수 있는 역학적 고등해석 모델을 개발하는 데 주된 초점을 두어 본 연구를 수행하였다. 또한 대표적인 접합부 형태인 T-stub 접합부의 연결 컴포넌트에 대한 실제의 하중 재하 실험값을 활용한 해석으로 얻어진 거동에 대한 예측의 정확성 및 모형화의 타당성을 입증하였다. 연결부를 이루고 있는 구성요소들의 거동은 볼트의 인장변형, T-stub 플랜지의 휨변형, T-stub 몸체의 신장, 전단볼트의 지압 및 미끄러짐을 포함하며 접합부내에서 개별적인 힘-변위 메커니즘으로부터 정의된 다중 선형의 강성모델에 의하여 재현된다. 이러한 구성요소들은 그들의 거동특성을 지닌 비선형 스프링으로 모형화되어 역학적 해석 모델에 설치되어 연결부 전체의 거동을 수치해석적인 방법으로 예측하도록 한다. 해석 모델에 의한 예측값은 강성, 강도 및 변형 측면에서 실험값과 비교하여 정확성을 평가하였으며 이를 근거로 본 연구에서 제안된 역학적 해석 모델이 볼트 연결부의 거동과 성능을 만족하며 예측 가능하다는 결론을 내렸다. This paper intends to develop mechanical analysis models that are able to predict complete nonlinear behavior in the bolted connector subjected to cyclic loads. In addition, experimental data which were obtained from loading tests performed on the T-stub connections are utilized to validate the accuracy of analytical prediction and the adequacy of numerical modeling. The behavior of connection components including tension bolt uplift, bending of the T-stub flange, stem elongation, relative slip deformation, and bolt bearing are simulated by the multi-linear stiffness models obtained from the observation of their individual force-deformation mechanisms in the connection. The component springs, which involve the stiffness properties, are implemented into the simplified joint element in order to numerically generate the behavior of full-scale connections with considerable accuracy. The analytical model predictions are evaluated against the experimental tests in terms of stiffness, strength, and deformation. Finally, it can be concluded that the mechanical models proposed in this study have the satisfactory potential to estimate stiffness response and strength capacity at failure.