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접합요소를 이용한 볼트 접합부의 유한요소해석
Finite Element Analysis of Bolted Connections Using Joint Elements

변대근    (부산대학교 생산기술연구소 연구원   ); 윤성기    (부산대학교 생산기술연구소   ); 박성수    (부산대학교 생산기술연구소  );
  • 초록

    볼트 접합부의 정확한 해석을 위하여 접합 요소와 볼트 요소 및 쉘 요소를 사용한 방법을 개발하였다. 접합면을 단순하게 이상화시키는 접합 요소와 장력을 갖는 볼트 요소를 도입하였고, 전체적인 계산과정은 2단계, 즉 제안된 방법에 의한 초기 강성의 결정과 뉴턴-랩슨법에 근거하는 호장법을 이용한 비선형 거동의 추적으로 구분하여 행함으로써 계산의 효율성을 증대시켰다. 앵글을 사용한 반강접 접합부와 모멘트 판을 사용한 접합부를 해석하여 기존 실험 및 해석과 비교함으로써 제안한 방법의 정확성과 적용성을 입증하였다. 또한 볼트 접합부의 정확한 해석을 위해서는 접합면에서 발생하는 미끄럼짐의 고려가 반드시 필요하며 접합부를 구성하는 판재의 3차원적인 변형의 해석도 무시할 수 없는 역할을 하는 사실을 보여주었다.


    In this study, the finite element analysis using joint elements, bolt elements, and shell elements is presented to investigate the behavior of bolted connections. The contact of plates and the high-strength, pretensioned bolts are simply idealized by joint elements and bolt elements, respectively. The initial stiffness is determined through the presented method and the non-linear analysis is archived by a constant-arc-length method based on Newton-Raphson method. The analysis results of a semi-rigid connection(web & flange angles) and a moment connection (shear & moment plates) demonstrate the exactness and applicability of the presented method. And the results indicates that the consideration of slip and 3-dimensional deformation is needed for an accurate prediction of bolted connections.


  • 참고문헌 (12)

    1. American Society for Testing and Materials , Standard Specification for Heat Treated Steel Structural Bolts A490-88a / v.,pp.,
    2. ADINA theory and modeling guide , Report AE 84-4 / v.,pp.,
    3. 경량 형강 압축재의 극한 하중과 변형의 해석에 관한 연구 , 변태근;박성수 , 대한건축학회 논문집 / v.9,pp.155-166,
    4. Moment-Rotation Relations of Semirigid Connections with Angles , Kishi,N.;Chen,W.F. , Journal of the Structural Engineering / v.116,pp.1913-1834,
    5. Modelling and Prediction of Steel Bolted Connection Behavior , Krishnamurthy,N. , Computers & Structures / v.11,pp.75-82,
    6. Standard Specification for High-Strength Bolts A325-88a , American Society for Testing and materials , American Society for Testing and materials / v.,pp.,
    7. Static behavior of Beam-to-Column Moment Connection , Chen,W.F.;Patel,K.V. , Journal of the Structural Division / v.107,pp.,
    8. Static and Cyclic Performance of Semirigid Steel Beam-to-Column Moment Connections , Azizinamini,A.;Radziminski,J.B. , Journal of the Structural Engineering / v.115,pp.2979-2999,
    9. Behavior and Design of Large-Capacity Moment End Plates , Kukreti,A.R.;Ghassemieh,M.;Murray,T.M. , Journal of the Structural Engineering / v.116,pp.809-827,
    10. Analysis of a Fully Bolted Moment Connection using NONSAP , Patel,K.V.;Chen,W.F. , Computers & Structures / v.21,pp.505-511,
    11. Eccentrically Loaded Bolted Connections , Crawford,S.F.;Kulak,G.L. , Journal of the Strucatural Division / v.97,pp.765-783,
    12. Servieabilty Limit : Connection Slip , Galambos,T.V.;Reinhold,T.A.;Ellingwood,B. , Journal of the Structural Division / v.108,pp.2668-2680,

 저자의 다른 논문

  • 윤성기 (12)

    1. 1999 "부재 비선형과 접합부의 회전강성을 고려한 골조의 해석에 관한 연구" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 12 (3): 319~329    
    2. 2002 "측정 모달 데이터를 이용한 골조의 강성행렬 및 질량행렬 추정에 관한 연구" 한국공간구조논문집 = Journal of the Korean association for spatial structures 2 (2): 59~67    
    3. 2007 "건축용 막재의 인열강도 시험" 한국공간구조학회지 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures 7 (6): 5~11    
    4. 2008 "유리섬유 막재의 역학적 특성에 관한 시험" 한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures 8 (2): 55~62    
    5. 2010 "SN 강재가 사용된 강구조 용접모멘트접합부의 내진성능 평가" 韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction 22 (3): 271~280    
    6. 2017 "긴장재 적용조건에 따른 셀프센터링 접합부의 구조성능에 관한 연구" 韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction 29 (1): 73~80    
  • Park, Sungsoo (40)

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