본 논문에서는 볼트로 체결된 구조체에 대하여 초기 볼트풀림 상태에서의 볼트 체결력 예측 합성곱 신경망 훈련 방법을 제시한다. 8개의 볼트의 체결력이 변경된 상태에서 계산한 주파수응답들을 완전 체결된 상태의 초기 모델과의 크기 및 모양 유사성을 표현하는 유사성 지도로 생성한다. 주파수응답 데이터들의 생성에는 크리로프 부공간법 기반의 모델차수축소법을 적용하여 효율적인 방법으 로 수행할 수 있도록 한다. 합성곱 신경망 모델은 회귀 출력 계층을 사용하여 볼트의 체결력을 예측하도록 하였으며, 훈련 데이터의 개 수와 합성곱 신경망 계층의 개수를 다르게 준비하여 훈련시킨 네트워크들을 비교하여 그 성능을 평가하였다. 주파수응답에서 파생되 는 유사성 지도를 입력 데이터로 사용하여 초기 볼트풀림 영역에서 볼트 체결력의 진단 가능성과 유효성을 제시하였다.

The flange spreader has been used to withdraw butterfly valves during maintenance. The typical flange spreaders required an excessive working space, and the pipe and flange are damaged by the load. In the previous study, the author developed a valve easy out tool with collet, and designed collet shape to ensure structural safety. However, clamping force of the collet had not been checked. In this study, design of collet shape was performed to improve clamping force. Techniques of structural analysis were established and design parameters were selected. Through parametric study, the collet shape with clamping force of 159,748N was suggested. This will contribute to stability and efficiently of valve maintenance.

The torque shear high strength bolt is clamped normally at the break of pin-tail specified. However, the clamping forces on slip critical connections do not often meet the required tension, as it considerably fluctuates due to torque coefficient dependent on lubricant affected temperature. In this study, the clamping tests of torque shear bolts were conducted independently at indoor conditions and at construction site conditions. During last six years, temperature of candidated site conditions was recorded from -11℃ to 34℃. The indoor temperature condition was ranged from -1 0℃ to 50℃ at each 10℃ interval. As for site conditions, the clamping force was reached in the range from 159 to 210 kN and the torque value was from 405 to 556 Nㆍm. The range of torque coefficient at indoor conditions was analyzed from 0.126 to 0.158 while tensions were indicated from 179 to 192 kN. The torque coefficient at site conditions was ranged from 0.118 to 0.152. Based on this test, the variable trends of torque coefficient, tension subjected temperature can be taken by statistic regressive analysis. The variable of torque coefficient under the indoor conditions is 0.13%/℃ while it reaches 2.73%/℃ at actual site conditions. When the indoor trends and site conditions is combined, the modified variable of torque coefficient can be expected as 0.2% /℃. and the modified variable of tension can be determined as 0.18%/℃.

Torque control method and turn of nut method are specified as clamping method of high strength bolts in the steel construction specifications. Quality control of torque coefficient is essential activity because torque control method, which is presently adopted as clamping method in domestic construction sites, is affected by variation of torque coefficient. The clamping of torque shear bolt is based on KS B 2819. It was misunderstood that the tension force of the TS bolt was induced generally at the break of pin-tail specified. However, the clamping forces on slip critical connections do not often meet the intended tension, as it considerably varies due to torque coefficient dependent on the environmental factors and temperature variables despite the break of the pin tail.This study was focused to evaluate the effect of environmental factors and errors of installing bolts during tightening high strength bolts. The environmental parameters were composed of 'wet' condition, 'rust' condition, 'only exposure to air' condition. And the manufacture of trial product was planned to identify the induced force into the bolts. The algorithm for a trial product was composed of the relation between electricity energy taken from torque shear wrench and tension force from hydraulic tension meter.

고력볼트의 초기 체결력은 미끄럼표면조건에 따라, 일정시간이 경과될 때까지, 축력저하가 발생한다. 이 연구는 미 끄럼접합부 표면에 도장이 되어있는 경우, 도장의 크리프현상에 따른 축력저하에 관한 예측 모델을 찾는 것이다. 이 실험연구 범위는 무기질 아연 프라이머로 도포된 볼트접합부의 장기축력저하에 한정한다. 실험에 적용된 볼트종 류는 다크로 도포된 토크쉬어 볼트이다. 대상 표면의 도막 두께는 각각 96, 168, 226㎛ 이었다. 도막두께가 증가될 수록, 초기 체결이후 축력이완율은 도막의 크리프 때문에 10%에서 18%로 증가되었다. 장기축력예측을 위한 정량적 인 모델은 도막두께에 따른 크리프 스트레인과 경과된 시간사이에 회귀분석 결과로 얻어진다. 이 실험연구를 통해 미끄럼표면 도막의 크리프 거동특성을 알 수 있다면, 일정시간 경과후 고력볼트 체결력은 초기 체결력으로부터 구 할 수 있다. 본 실험결과를 근거로 각 도막두께에 대한 장기축력이완이후의 고력볼트 체결력에 관한 정량적인 수식 을 제안하였다.

강도활용을 극대화한 볼트의 소성역체결시 볼트의 항복은 볼트에 발생한 인장응력과 너트 나사산과의 접촉면에서 오는 마찰토오크에 의한 전단응력과의 조합에 의한 영향을 받는다. 볼트는 최소단면적인 나사부중 너트와 물리지 않은 여우나사부에서 먼저 항복을 일으킨다. 볼트재료는 대체로 항복과 더불어 소성경화를 보이며 그 정도는 고강도재료에서 인장강도의 10%정도이다. 본 연구에서는 소성역체결시의 거동해석을 변형도증분이론에 의거 해석하였다. 항복은 최소단명이 원통의 표면에서 시작되며 이를 두께가 얇은 원통으로 취급하였다. 항복의 전파는 이들 얇은 원통이 체결이 진행됨에 따라 순차적으로 항복에 이르는 것으로 보고 이 얇은 원통들을 항복시키는데 필요한 축력과 토오크를 합하여 체결종료시의 볼트축력과 (나사면마찰) 토오크로 하였다. M10미터 가는 나사를 계산과 실험에 사용하였다. 축력과 마찰토오크의 마찰계수에 대한 변화관계를 보여주는 그래프와 더불어 실험에서 사용한 볼트의 설계보조 선도를 제시하였다. 이 설계보조용 선도는 실험실에서 얻어진 토오크계수와 마찰계수와의 관계를 그린 것으로 윤활, 포면처리등 현장조건에 따라 달라진 마찰계수를 적절히 취급하는데 효과적으로 활용이 가능하다.

This study dealt with the change in the clamping force of bolt in the friction joint depending on the sectional damage of bolt. Based on the study of the clamping axial force of bolt and sectional damage, clamping force of bolt was affected by sectional damage of bolt head. Thus, relationship between clamping axial force of bolt and corrosion damage of bolt should be considered for maintenance of steel structures.

토크쉬어볼트의 토크계수는 환경요인에 의해 영향을 받는다. 습기, 녹, 시공중의 작업성 등. 토크쉬어볼트의 토크계수의 변동에 기인하여 볼트에 도입된 축력을 예측하는 매우 어렵다. 이런 이유로 시공중인 볼트 축력을 측정하고, 체결력을 검증하는 것은 필수적이다. 이 연구에서, 볼트에 도입된 하중을 확인하기 위해 시작품 제작이 계획되었다. 시작품의 알고리즘은 토크쉬어 전동렌치에서 얻은 전기에너지와 유압축력기에서 얻은 축력과의 상관관계를 구성한 것이다. 직접축력을 계측하는 회귀분석식은 미니탭 프로그램을 이용한 통계학적인 분석방법에서 구한 것이다. 이 시작품은 상용 토크렌치에 견줄만한 인장력을 평가하는 신뢰성이 있는 도구라고 판단된다.

쐐기형 레일클램프는 초기에는 작은 압착력으로 레일을 압착하다가 바람이 불면 쐐기작용에 의해 큰 압착력으로 레일을 압착하는 구조를 가지고 있다. 이 때쐐기작용을 위해 레일클램프는 레일을 따라 이동하게 되는데, 만약 지지대를 설치하지 않으면 밀림거리가 증가하여 구조물을 파괴에 이르게 하는 과부하가 발생하게 되므로 이를 방지하기 위한 지지대를 적절히 설치하여야 한다. 이러한 지지대의 적정위치는 초기압착력과 쐐기각에 따라서 결정되므로, 본 연구에서는 이러한 초기압착력과 지지대의 위치사이의 관계에 대하여 살펴보기 위하여 5가지 쐐기각을 설계변수로 하여 유한요소해석을 수행하였다.