2016년 경주지진과 2017년 포항지진 발생을 계기로 지진 피해에 대한 우려가 고조되면서, 건축구조물의 내진성능의 중요성에 대한 인식이 확산되고 있다. 또한, 최근 강구조 건축물에서 구조적 효율성, 강재량 절감, 건물 유효면적 증가 등의 장점으로 인해 각형강관 기둥에 한 관심이 증가하고 있다. 각형강관 기둥을 이용한 철골모멘트접합부에는 일반적으로 관통형 다이아프램 접합부 형식이 사용되고 있으나, 제작 및 시공과정이 복잡하여 적용하는데 어려움이 있다.
본 연구에서는 단위 유닛 모듈(각형강관 기둥, H형강 보, 원웨이 볼트)을 현장으로 반입하여 볼트조립만으로 완성되는 모듈형 조립식 철골모멘트접합부를 제안하고, 그 내진성능을 평가하였다. 이를 위해, 내부보강판 길이와 내부보강판 형상(일자형, L형)을 변수로 설정하여 실험 및 해석을 수행한 후, 제안된 모듈형 조립식 철골모멘트접합부의 내력, 강성, 회전각, 연성능력 및 에너지 소산능력을 비교 분석하였다.
연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 이 연구에서 제안하는 모듈형 조립식 접합부 모두 관통형 다이아프램 접합부와 비교하여, 탄성(초기)강성과 최대 내력이 동등 이상으로 나타났다. 모듈형 조립식 접합부의 연성능력과 에너지 소산능력도, 관통형 다이아프램 접합부에 비해, 우수한 것으로 나타났다.
(2) 제안하는 모듈형 조립식 접합부 모두 0.07 rad 회전각까지 안정적인 탄소성 거동을 보였다. 또한 건축구조기준 및 AISC 내진규정에서 요구하는 특수모멘트골조의 요구성능을 만족하는 것으로 나타났다.
(3) L형 내부보강판을 적용한 모듈형 조립식 접합부(IA-S 실험체)가 초기강성, 최대 내력, 연성능력, 에너지 소산 능력에 있어서 가장 우수한 것으로 나타났다. 이는 L형 내부보강판이 각형강관 기둥면 플랜지의 면외 변형 방지와 힘의 흐름면에서 유리하기 때문으로 판단된다. 그러나 L형 내부보강판의 경우, 복잡성과 정밀제작의 어려움이 있다.
(4) 플레이트(일자형) 내부보강판을 적용한 모듈형 조립식 접합부의 경우, 내부보강판 길이가 긴 접합부(IP-L 실험체)가 보다 우수한 것으로 확인되었다. 경제성과 제작성을 고려할 때, IP-L 실험체 접합부를 사용하는 것이 합리적인 것으로 판단된다.