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스트럿-타이 모델을 이용한 철근콘크리트 부재의 직접 비탄성 설계
Direct Inelastic Design of Reinforced Concrete Members Using Strut-and-Tie Model 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.20 no.3, 2008년, pp.345 - 356  

엄태성 (대구가톨릭대학교 건축학과) ,  박홍근 (서울대학교 건축학과)

초록
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선행 연구에서는 할선강성에 대한 선형해석을 수행함으로써 편리하게 비탄성 설계를 할 수 있는 직접 비탄성 스트럿-타이 모델이 개발되었다. 본 연구에서는 기존 직접 비탄성 스트럿-타이 모델을 개선하여, 반복계산 없이 할선강성에 대한 한번의 선형해석으로 철근콘크리트 부재의 비탄성 설계를 수행할 수 있는 간략화된 직접 비탄성 스트럿-타이 모델 (simplified direct inelastic strut-and-tie model, 이하 S-DISTM)을 개발하였다. S-DISTM은 철근콘크리트 부재를 콘크리트 압축 스트럿과 철근 인장 타이로 모델링한다. 스트럿과 타이 요소는 설계자의 설계 전략에 따라 탄성강성 또는 할선강성의 선형 재료 모델을 사용한다. 스트럿과 타이 요소의 파괴 기준을 정의하기 위하여 콘크리트 압축파괴 및 철근 인장파단 등을 고려하였다. S-DISTM을 사용하여 깊은보, 연결보, 전단벽 등 다양한 전단지배 철근콘크리트 부재의 비탄성 설계를 수행하였고, 비탄성 설계로 결정된 철근양, 변형 능력 등을 기존 실험 결과와 비교하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the previous study, direct inelastic strut-and-tie model (DISTM) was developed to perform inelastic design of reinforced concrete members by using linear analysis for their secant stiffness. In the present study, for convenience in design practice, the DISTM was further simplified so that inelast...

주제어

#스트럿-타이 모델   #할선강성   #비탄성 설계   #변형 능력   #철근콘크리트  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스트럿-타이 모델을 부정정 구조로 구성할 경우 무엇을 고려해야 하는가? 1) 스트럿-타이 모델을 부정정 구조로 구성할 경우, 각 스트럿과 타이 요소에 작용하는 힘의 크기를 구하기 위해서는 비탄성 변형의 영향을 고려해야 한다. 그러나 현재 실무적으로 편리하게 비탄성 변형을 고려할 수 있는 방법이 제시되어 있지 않다.
스트럿-타이 모델은 어떤설계를 편리하게 수행할 수 있도록 개발되었는가? 1-3) 전통적인 스트럿-타이 모델4)은 철근콘크리트 부재를 내부 응력의 흐름에 따라 콘크리트 스트럿과 철근 타이로 구성된 트러스 구조로 이상화하며, 힘의 평형조건으로부터 각 스트럿과 타이 요소의 내력을 구하여 설계를 수행한다. 이 방법은 비선형 해석이나 실험 결과에 근거하지 않고도, 복잡한 거동을 나타내는 철근콘크리트 부재의 설계를 편리하게 수행할 수 있도록 개발되었다.
비탄성 스트럿-타이 모델의 특징은 무엇인가? 박홍근 등11)은 보다 실무설계에 적용이 편리한 비탄성 설계 방법으로서 직접 비탄성 스트럿-타이 모델 (direct inelastic strut-and-tie model)을 개발하였다. 이 방법은 기존의 복잡한 비선형해석을 사용하지 않고 각 요소의 할선강성에 대한 선형해석으로 부재의 비탄성 설계를 수행하고 부재의 변형 능력을 평가할 수 있다. 다만, 경제적 이고 안전한 설계를 위해서는 할선강성을 수정하는 반복 계산이 필요할 수 있다.
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참고문헌 (21)

  1. American Concrete Institute (ACI), Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, ACI 318- 05, ACI 318R-05, Farmington Hills, Mich., 2005 

  2. Comite Euro-International du Beton/Federation Internationale de la Precontrainte (CEB-FIP), CEB-FIP Model Code 1990: Design Code, Thomas Telford, London, 1993, 437 pp 

  3. 대한건축학회, 건축구조설계기준 (KBC), 건설교통부, 2005, 597 pp 

  4. Schlaich, J., Schafer, K., and Jennewein, M., "Toward a Consistent Design of Structural Concrete," PCI Journal, Vol. 32, No. 3, 1987, pp. 74-150 

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  5. American Concrete Institute, Examples for the Design of Structural Concrete with Strut-and-Tie Models, SP-208, Farmington Hills, 2002, 242 pp 

  6. Vecchio, F. and Collins, M. P., "The Modified Compression-Field Theory for Reinforced Concrete elements Subjected to Shear," ACI Structural Journal, Vol. 83, No. 2, 1986, pp. 219-231 

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  8. Wood, S. L.. "Minimum Tensile Reinforcement Requirements in Walls," ACI Structural Journal, Vol. 86, No. 4, 1990, pp. 582-591 

  9. Kim, J., Seismic Evaluation of Shear-Critical Reinforced Concrete Columns and Their Connections, Ph.D. Dissertation, Univ. of New York at Buffalo, 1996, 391 pp 

  10. Yun, Y., "Nonlinear Strut-Tie Model Approach for Structural Concrete," ACI Structural Journal, Vol. 97, No. 4, 2000, pp. 581-590 

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  11. 박홍근, 김윤곤, 엄태성, "할선강성을 이용한 직접 비탄성 스트럿-타이 모델," 콘크리트학회 논문집, 17권, 2호, 2005, pp. 201-212 

    원문보기 상세보기

  12. American Society of Civil Engineers (ASCE), NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings, FEMA 273, Federal Emergency Management Council, Washington, DC, 1997, 369 pp 

  13. American Society of Civil Engineers (ASCE), Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, FEMA 356, Federal Emergency Management Council, Washington, DC, 2000, 429 pp 

  14. Eom, T., Design-Oriented Inelastic Analysis for Earthquake Design of Reinforced Concrete Structures, PhD dissertation, Seoul National University, Seoul, February 2006, 326 pp 

  15. Paulay, T., "Coupling Beams of Reinforced Concrete Shear Walls," Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 97, No. 3, 1971, pp. 843-862 

  16. Park, H. G. and Eom, T. S., "Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Members using Truss Model," Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 133, No. 10, 2007, pp. 1351-1363 

    상세보기 crossref

  17. Foster, S. J. and Gilbert, R. I., "Experimental Studies on High-Strength Concrete Deep Beams," ACI Structural Journal, Vol. 95, No. 4, 1998, pp. 382-390 

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  18. Galano, L. and Vignoli, A., "Seismic Behavior of Short Coupling Beams with Different Reinforcing-bar Layouts," ACI Structural Journal, Vol. 97, No. 6, 2000, pp. 876-885 

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  19. Oesterle, R. G. et al., Earthquake-resistant Structural Walls. Tests of Isolated Walls, Report to the National Science Foundation, Construction Technology Laboratories, Portland Cement Association, Skokie, Ill., 1976, 315pp 

  20. Sittipunt, C., Wood, L. S., Lukkunaprasit, P., and Pattararattanakul, P., "Cyclic Behavior of Reinforced Concrete Structural Walls with Diagonal Web Reinforcement", ACI Structural Journal, Vol. 98, No. 4, 2001, pp. 554-562 

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  21. Lee, J. and Watanabe, F., "Shear Deterioration of Reinforced Concrete Beams Subjected to Reversed Cyclic Loading," ACI Structural Journal, Vol. 100, No. 4, 2003, pp. 480-489 

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