내부 구속 중공 RC 교각은 교각의 강성 및 연성의 증가를 목적으로, 중공 RC 교각의 중공 면에 내부 구속력을 제공하는 강관을 삽입한 교각이다. 본 연구에서는 내부 강관의 두께를 변화시켜 내부 구속 중공 RC 교각의 거동 특성을 파악하였으며, 거동 특성을 파악하기 위한 평가 방법으로는 안전율, 연성능력, 재료비, 교각의 총중량 등으로 평가하였다. 해석적 연구 결과, 내부 구속 중공 RC 교각의 내부 강관 두께는 최소 필요 두에를 적용하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 또한, 중공 단면에 대한 교각의 자중감소 효과를 확인할 수 있었다.
내부 구속 중공 RC 교각은 교각의 강성 및 연성의 증가를 목적으로, 중공 RC 교각의 중공 면에 내부 구속력을 제공하는 강관을 삽입한 교각이다. 본 연구에서는 내부 강관의 두께를 변화시켜 내부 구속 중공 RC 교각의 거동 특성을 파악하였으며, 거동 특성을 파악하기 위한 평가 방법으로는 안전율, 연성능력, 재료비, 교각의 총중량 등으로 평가하였다. 해석적 연구 결과, 내부 구속 중공 RC 교각의 내부 강관 두께는 최소 필요 두에를 적용하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 또한, 중공 단면에 대한 교각의 자중감소 효과를 확인할 수 있었다.
An infernally confined hollow reinforced concrete pier (ICH RC pier) is hollow RC pier which has a internal steel tube to enhance its ductility and stiffness by internal confinement. In this study, the internal steel tube were changed to investigate the behavior of ICH RC pier. The behavior of inter...
An infernally confined hollow reinforced concrete pier (ICH RC pier) is hollow RC pier which has a internal steel tube to enhance its ductility and stiffness by internal confinement. In this study, the internal steel tube were changed to investigate the behavior of ICH RC pier. The behavior of internally confined hollow reinforced concrete piers were evaluated with safety ratio, ductility, total material cost, the total weight of the pier, etc. As a result of analytical study, the usage of a minimum necessary thickness of the internal steel tube the most effective. The ICH RC pier has decrease of weight compare to Solid RC pier.
An infernally confined hollow reinforced concrete pier (ICH RC pier) is hollow RC pier which has a internal steel tube to enhance its ductility and stiffness by internal confinement. In this study, the internal steel tube were changed to investigate the behavior of ICH RC pier. The behavior of internally confined hollow reinforced concrete piers were evaluated with safety ratio, ductility, total material cost, the total weight of the pier, etc. As a result of analytical study, the usage of a minimum necessary thickness of the internal steel tube the most effective. The ICH RC pier has decrease of weight compare to Solid RC pier.
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문제 정의
Park(1988)[2]은 실험에 의한 그의 연구논문에서, 일반 중공 단면의 교각은 바깥쪽으로 횡철근의 구속을 받지만, 안쪽 면에서 콘크리트가 구속 받지 못한다고 하였고, 한택희 등에 의해 ICH RC 교각의 연성능력발휘 및 내부강관에 의한 콘크리트 구속 효과의 우수성을 검증하였다(Han et 시L, 2005)[3], 내부 강관 두께가 증가함에 따라 교각의 단면적은 증가하고 또한 철근비도 증가한다. 그리하여 본 연구에서는 동일한 외경 및 내경, 철근을 가진 ICH RC 교각에서 내부 강관 두께를 변화 시켰을 때의 거동 특성에 관하여 파악하였다.
가설 설정
원형 중실단면과 동일한 콘크리트의 구속응력을 갖도록 하기 위하여 중공면에 강관을 삽입했다는 점이 일반 중공단면의 교각과 다른 점이다. 따라서 콘크리트의 구속응력이 강관을 따라 균일하게 작용하고 횡철근이 강관보다 먼저 항복된다는 가정하에서, 아치의 반력으로써 구속응력을 계산한다.
제안 방법
ICH RC 교각 해석 모델의 중공비는 0.65로 고정시키고, 내부 강관 두께를 3mm에서 10mm까지 hnm간격으로 변화시킨 8가지 종류의 ICH RC 교각에 대한 거동을 분석한다. 8가지 종류의 ICH RC 교각을 분류하기 위해 중공 비가 0.
Prototype 선정을 위해 외경이 210cm인 Solid RC 교각의 단면으로 종방향 철근에 대하여 1단배치 할 수 있는 철근의 지름과 개수를 달리 하여 4가지 종류의 철근비 및 최소 순간격에 대한 검토를 하였다. 횡방향 철근의 간격을 5cm로 시작하여 1cm씩 늘려 10cm까지 나선 철근비에 대한 검토를 하였고, 강도감소계수를 고려한 P-M 상관도를 작성하여 안전율에 대한 검토하였다.
65로 고정시켰고, 내부 강관 두께를 3mm에서 10mm까지 1mm씩 변화시켰다. 거동 특성을 파익하기 위한 평가 방법으로는 안전율, 연성능력, 재료비, 교각의 총중량 등으로 평가 하였다.
경제성 평가 방법은 다양한 방법이 있지만 본 논문에서는 교각을 만들기 위한 순수 재료비만을 가지고 경제성 평가를 수행하였다. 재료비 산출 단가는 2006년 정부 구매 물자 가격을 기준으로 하였다.
내부 강관 두께에 따른 거동 특성을 파악하기 위해 ICH R.C 교각 해석모델의 중공비를 0.65로 고정시켰고, 내부 강관 두께를 3mm에서 10mm까지 1mm씩 변화시켰다. 거동 특성을 파익하기 위한 평가 방법으로는 안전율, 연성능력, 재료비, 교각의 총중량 등으로 평가 하였다.
재료비 산출 단가는 2006년 정부 구매 물자 가격을 기준으로 하였다. 또한, 교각의 총 중량은 교각에 사용되는 순수 재료만을 가지고 총 중량을 계산 하였다.
앞에서 선정한 8가지 종류의 ICH RC 교각에 대하여 종방향 철근비를 검토 하고 내부 강관 두께에 따른 응력-변형률 선도를 작성하여 ICH RC 교각의 재료에 대한 콘크리트 구속효과를 확인 한다.
순간격에 대한 검토를 하였다. 횡방향 철근의 간격을 5cm로 시작하여 1cm씩 늘려 10cm까지 나선 철근비에 대한 검토를 하였고, 강도감소계수를 고려한 P-M 상관도를 작성하여 안전율에 대한 검토하였다. 검토 결과 그림 2와 같이 Solid RC 교각의 해석 모델을 선정하게 되었다.
대상 데이터
65로 고정시키고, 내부 강관 두께를 3mm에서 10mm까지 hnm간격으로 변화시킨 8가지 종류의 ICH RC 교각에 대한 거동을 분석한다. 8가지 종류의 ICH RC 교각을 분류하기 위해 중공 비가 0.65이고 내부 강관 두께가 3nm인 경우를 H065T03이라 하고 내부 강관 두께가 4mm인 경우는 H065T04로 하여 H065T03~H065T10까지 해석 모델을 선정하였다.
횡방향 철근의 간격을 5cm로 시작하여 1cm씩 늘려 10cm까지 나선 철근비에 대한 검토를 하였고, 강도감소계수를 고려한 P-M 상관도를 작성하여 안전율에 대한 검토하였다. 검토 결과 그림 2와 같이 Solid RC 교각의 해석 모델을 선정하게 되었다. 작용하중에 대한 안전율 검토 시 작용하중은 확대 계수를 고려한 작용하중으로 축하중(%=726(kN)이며, 확대 모멘트(叫)=U71(kN-m)을 적용하였다.
이론/모형
내부 구속 중공 RC 교각의 거동 특성을 파악하기 위해 사용된 프로그램은 한택희(2005)[4]에 의해 개발된 Material Model Program, Axial Force-Moment Interaction Analysis Program 및 Moment-Curvature Analysis and Force-Displacement Analysis Program을 사용하였으며, 그는 실험적, 해석적 검증을 통해 개발된 프로그램의 타당성을 확인하였다(한택희 등, 2007)[5].
성능/효과
(1)ICH RC 교각에서 최소 필요 내부 강관 두께를 사용하지 않은 경우에는 심부콘크리트가 3축 응력 상태에 도달하였을 때, 내부 강관이 횡 철근보다 먼저 항복하여 낮은 연성 거동뿐만 아니라 안전율 또한 작아짐을 보였다. 그러므로 ICH RC 교각에서의 내부 강관은 최소 필요 두께 이상을 사용해야 한다.
(2) ICH RC 교각은 내부 강관 두께가 증가함에 따라 안전율은 선형적으로 증가하여 그 증가율은 내부 강관 두께 1mm 증가 시 약 1.6%증가함을 보였지만 연성능력의 증가 효과는 없는 것으로 나타났다.
(3) 내부 강관 두께 1mm 증가 시 재료비는 약 3.4%씩 증가하였고 교각의 총 중량의 증가율은 미소하였다.
없었다. 또한 최소 내부 강관 두께보다 작은 경우에는 취성 파괴와 같은 거동을 보였으므로 ICH RC 교각의 내부 강관 두께는 최소 내부 강관 두께를 적용하는 것이 가장 효과적으로 나타났다.
이와 같이 내부 강관 두께에 따른 내부 구속 중공 RC 교각에 대한 거동 분석 결과 재료비 증가율이 안전율 증가율보다 약 2배 크게 나타났고 연성에 대한 효과는 볼 수 없었다. 또한 최소 내부 강관 두께보다 작은 경우에는 취성 파괴와 같은 거동을 보였으므로 ICH RC 교각의 내부 강관 두께는 최소 내부 강관 두께를 적용하는 것이 가장 효과적으로 나타났다.
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