듀플렉스계 스테인리스강 2행 2열 볼트접합부의 구조거동에 관한 실험적 연구

Abstract

최근에 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 높은 재료강도, 우수한 내식성(특히, 내응력부식균열)과 가격경쟁력을 지닌듀플렉스계 스테인리스강이 개발되었다. 그러나, 스테인리스강은 한국건축구조기준에 구조용 재료로 지정되어 있지 않아서 이에 대한 구조설계기준도 마련되어 있지 않은 실정이다. 이 연구에서는 국내 구조설계기준 작성에 필요한 기초자료를 제공하고자 듀플렉스계 스테인리스강 2행 2열 볼트접합부의 구조거동을 조사하기 위해 실험연구를 수행하였다. 주요변수는 전단접합 방법(일면전단과 이면전단)과 하중방향 연단거리로 한다. 실험종료시점에서 파단형태는 블록전단파단, 순단면파단과 면외변형으로 분류되었다. 일면전단 볼트접합부에서 면외변형 발생으로 최대 17%까지 내력저하가 발생되었다. 실험내력과 현행설계기준과 기존연구자에 의해 제안된 내력식에 의한 예측내력과 비교되었다. 면외변형의 영향이 없는 접합부에 대해서 AISC/AISI/KBC, EC3와 Clement & Teh 내력식은 접합부의 내력을 과소평가했지만 AIJ와 Teh & Deierlein 내력식은 과대평가했다. 면외변형에 의해 내력저하를 갖는 접합부에 대해서 Kim & Lim 내력식은 또한 과도하게 과대평가하는 경향을 보였다.

Recently, duplex stainless steel with higher strength, greater corrosion resistance (particularly, stress corrosion cracking) and lower cost compared with austenitic stainless steel has been developed. However, stainless steels are not included in the structural materials of Korean Building Code(KBC) and corresponding design specifications are not regulated. In this paper, experimental studies have been performed to investigate the structural behaviors of duplex stainless steel (STS329FLD) four-bolted connections for providing the basic data of domestic design specification. Main variables are shear connection type (single shear and double shear) and end distance parallel to the direction of applied force. Fracture modes were classified into typical block shear fracture, tensile fracture and curling. Curling occurrence in single shear connection led to ultimate strength drop by up to 17%. Test strengths were compared with those by current design specifications and proposed equations by previous researches. For specimens with no curling, AISC/AISI/KBC, EC3 and Clement & Teh’s equations underestimated the strength. AIJ and Teh & Deierlein overestimated the strength of bolted connection. For specimens with curling, Kim & Lim’s equation was also overly unconservative to predict the ultimate strength of curled connections.