선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 파형강관으로 내부 구속된 중공 RC 기둥 시험체(ICH RC-CT 시험체)와 실험 결과의 비교를 위하여 일반적인 중실 RC 기둥 시험체(Solid RC 시험체)를 각 1개씩 제작하여 2개의 기둥시험체에 대하여 실험을 수행하였다. 시험체의 설계 시 단면의 직경은 사용 가능한 거푸집의 크기 및 피복 두께, 사용 가능한 삽입관의 크기를 고려하여 700mni로 결정하였으며, 구속되는 콘크리트의 지름(D')은 620 mm로 설계하였다.
- 이러한 경우에는 삽입된 강관에 의해서, 연속적인 구속 웅력을 제공하여 콘크리트를 3 축 구속 상태로 만들어 준다. 이러한 구속 효과에 의해서 콘크리트의 강도와 연성이 향상되게 되며, 본 연구에서는 이러한 개념을 도입하여 파형강관으로 내부 구속된 중공 RC 기둥을 개발하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였다. 일반적인 RC 기둥과의 성능 비교를 위하여 같은 직경과 철근비의 중실 RC 기등을 제작하B실험을 수행하여 결과를 비교하였다.
제안 방법
- 횡방향 하중재하 장치는 가력장치를 시험체의 가력 부분과 동일한 높이에 설치하고 미리 제작된 시험체 가력부의 구멍에 장볼트로 체결하였다. 가력장치의 최대 가용 범위는 ±250 mm, 최대 횡하중은 2,000 kN인가력장치를 사용하여 시험체의 예상 파괴 변위와 내력을 상회하도록 하였다.
- 시험체의 설계 시 단면의 직경은 사용 가능한 거푸집의 크기 및 피복 두께, 사용 가능한 삽입관의 크기를 고려하여 700mni로 결정하였으며, 구속되는 콘크리트의 지름(D')은 620 mm로 설계하였다. 기둥시험체의 높이는 가력장치의 용량을 고려한 최대 크기로 설계하였으며, 기초 상단으로부터가력부위까지 2, 650 mm로 설계하고, 기초의 높이는 1,000 mm 로 설계하였으며, 콘크리트 강도는 24 MPa로 설계하였다.
- 또한, 한택희 등(2006)은 강관 또는 파형강관이 삽입된 내부 구속 중공 RC 부재의 비선형 재료 모델을 연구하여 제안하였다. 기존의 연구에서는 일반 강관을 사용한 내부구속 중공 RC 기등의 해석적, 실험적 연구가 이루어졌으나, 본 연구에서는 기존의 연구에서 일반 강관을 삽입한 내부 구속 중공 RC 기등에 대한 연구를 수행한 것과 달리, 얇은 강관으로 큰 구속 효과를 발휘할 수 았도록 파형강관을 삽입한 내부 구속 중공 RC 기둥(ICH RC-CT 기둥: Internally Confined Hollow RC column with Corrugated Steel Tube)을 개발하고 반복하중을 작용하여 기등의 내진 성능을 평가하였다.
- 축력의 재하는 교각 단면 축 강도의 10%에 해당하는 일정 축하 중을 재하하였다. 또한 가력 프레임 (loading frame) 및 바닥 힌지부는 축력재하시인장력을 충분히 견딜 수 있도록 제작하였고, 횡방향 가력 시 회전이 가능하도록 양단에 힌지를 두고 연결부를 핀으로 정착하였다. 그림 11은 하중 재하를위해 시험체를 설치한 모습이다.
- 일반적으로 축력을 재하하는 방법에는 시험체제작 시 본체에 쉬스관을 매설하고 강선으로 후 긴장을 주는 방법, 상단 또는 연결부에 별도로 가력장치를 설치하여 하중을 가하는 방법, 시험체상단에 유압실린더와 load cell을 이용한 방법 등이 있다. 본 실험에서는 부수장치를 제작하여 유압펌프에 일정하중 유지 장치를 설치한 후 실험 도중 축력의 변화가 없도록 하였다. 축력의 재하는 교각 단면 축 강도의 10%에 해당하는 일정 축하 중을 재하하였다.
- 재하하는 방법을 사용하였다. 본 실험에서는 준정적 하중 (quasi static loading)을 이용하여 각 단계별 drift levele 그림 10과 같이 2주기씩 시험체의 파괴 시 까지 재하함으로써 거동 특성과 파괴 양상을 살펴보았으며 실험 중 drift level 의 증가에 따라 발생된 균열 및 파괴 양상이 진전되는 것을 각 (hift 단계마다 조사하였다. 횡방향 하중재하 장치는 가력장치를 시험체의 가력 부분과 동일한 높이에 설치하고 미리 제작된 시험체 가력부의 구멍에 장볼트로 체결하였다.
- 본 연구에서는 내진성능 평가 실험을 통하여, 새로운 형식의 기둥인 파형강관 내부 구속중공 RC 기둥(ICH RC-CT 기둥)과 기존의 중실 RC 기등의 성능을 비교하였다. 실험 결과, ICH RC-CT 기등은 중공단면의 특성상 중실 RC 기둥에 더 작은 연성도와 소산에너지를 가지나, 에너지 연성 도의 경우 큰 차이가 나지 않으며, 등가 점성 감쇠비의 경우에는 중실 RC 기등과거의 동일한 값을 나타내었다.
- 수행하였다. 시험체의 설계 시 단면의 직경은 사용 가능한 거푸집의 크기 및 피복 두께, 사용 가능한 삽입관의 크기를 고려하여 700mni로 결정하였으며, 구속되는 콘크리트의 지름(D')은 620 mm로 설계하였다. 기둥시험체의 높이는 가력장치의 용량을 고려한 최대 크기로 설계하였으며, 기초 상단으로부터가력부위까지 2, 650 mm로 설계하고, 기초의 높이는 1,000 mm 로 설계하였으며, 콘크리트 강도는 24 MPa로 설계하였다.
- 시험체의 제작은 기초부, 기둥부, 가력부의 3부분으로 진행되며, ICH RC-CT 시험체의 내부에 삽입되는 파형 강관 이기 초부에 대해 완전히 정착될 수 있도록 강관의 바닥에 사각형의 강판(600 mm x 600 mm)을 용접하여 부칙하고 기초부에 배근 되는 철근이 강관부를 관통하도록 제작하였다. 그림 8은 ICH RC-CT 시험체에 거푸집이 설치된 모습을 보여주며, 그림 9는 거치된 파형강관을 보여준다.
- 그림 11은 하중 재하를위해 시험체를 설치한 모습이다. 실험 진행시 가력부(기초 상단 2, 250 mm)와 기초상단으로부터 500 mm, 1, 300 mm 지점에 변위계를 설치하여 하중에 따른 변위를 측정하였다.
- 8 m 지점까지로 결정하였다. 여기서는 겹침 길이에 의한 횡철 근량의 증가는 고려하지 않았으며, 횡철 근비 규정은 콘크리트 구조 설계 기준 6.4.2절의 식(641)인 나선 철근의 규정을 적용하였다. ICH RC-CT 시험체에서 철근량 계산시, 삽입된 파형강관의 강재량은 고려하지 않았다.
- 이러한 구속 효과에 의해서 콘크리트의 강도와 연성이 향상되게 되며, 본 연구에서는 이러한 개념을 도입하여 파형강관으로 내부 구속된 중공 RC 기둥을 개발하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였다. 일반적인 RC 기둥과의 성능 비교를 위하여 같은 직경과 철근비의 중실 RC 기등을 제작하B실험을 수행하여 결과를 비교하였다.
- 본 실험에서는 부수장치를 제작하여 유압펌프에 일정하중 유지 장치를 설치한 후 실험 도중 축력의 변화가 없도록 하였다. 축력의 재하는 교각 단면 축 강도의 10%에 해당하는 일정 축하 중을 재하하였다. 또한 가력 프레임 (loading frame) 및 바닥 힌지부는 축력재하시인장력을 충분히 견딜 수 있도록 제작하였고, 횡방향 가력 시 회전이 가능하도록 양단에 힌지를 두고 연결부를 핀으로 정착하였다.
- 축방향 철근비는 콘크리트 구조 설계 기준 642절에 따라, 철근비를 계산하여 1.3%로 정하였으며, 이를 적용하여 Solid RC 시험체의 경우에는 16개의 19 mm 이형 철근(SD300)을 배근하고, ICH RC-CT 시험체의 경우에는 중공비 0.65일 때에 대한 축방향 철근비 1.3%를 적용하여 12개의 19 mm 이형 철근을 배근하였다. 횡방향 철근은 13 mm 이형 철근 (SD300)으로 설계하고, 소성힌지구간은 67 mm 간격으로 배근하고, 비 소성힌 지구간은 200 mm 간격으로 배근하였다.
- 따라서 실험에 의한 연구가 구조물의 비탄성 거동을 평가하는데 가장 실제적인 방법이며 이러한 실험 방법으로는 진동대 실험, 진동력 실험, 준정적 실험, 유사동적 실험 등이 있다. 현재까지 실행되어진 준정적 실험은 서로 다르게 설계된 구조물의 비탄성 에너지 소산능력과 파괴 상태를 평가 비교하기에 가장 경제적이고 유용한 실험방법으로 알려져 있으며, 본연구에서는 이러한 준정적 실험을 수행하여 각기둥 시험체의 내진성능을 평가하였다.
- 3%를 적용하여 12개의 19 mm 이형 철근을 배근하였다. 횡방향 철근은 13 mm 이형 철근 (SD300)으로 설계하고, 소성힌지구간은 67 mm 간격으로 배근하고, 비 소성힌 지구간은 200 mm 간격으로 배근하였다. 소성힌지 구간은 기초상단부에서 0.
대상 데이터
- 파형강관은 0.65의 중공비에 가장 근접하는 직경을 갖는, 외경이 406.4 mm, 두께가 2 mm인 용융아-연도금강판으로 제작된 파형강관을 사용하였으며, 파형의 형상은 피치가 68 mm, 파의 높이는 13 mm, 파의 회전반경은 17.5 mm이다. 강관 설계시, 횡철근의 파괴이전에 파형강관이 항복하거나 좌굴 하지 않기 위한 최소 두께(한택희 등, 2006)는 각각 1.
이론/모형
- 설계시험체에 대해 한택희 등(2006)의 연구에 따라 콘크리트의 구속 효과를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우에 대하여 축력-모멘트 상관관계 해석을 수행하였으며, 그림 7과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 이 해석에서 콘크리트의 강도는 25 MPa로 적용되었다.
- 횡방향 하중의 재하는 교각시험체의 높이에 대한 수평 방향 변위의 비로 나타내는 drift level(또는 drift ratio)로 하중을 재하하는 방법을 사용하였다. 본 실험에서는 준정적 하중 (quasi static loading)을 이용하여 각 단계별 drift levele 그림 10과 같이 2주기씩 시험체의 파괴 시 까지 재하함으로써 거동 특성과 파괴 양상을 살펴보았으며 실험 중 drift level 의 증가에 따라 발생된 균열 및 파괴 양상이 진전되는 것을 각 (hift 단계마다 조사하였다.
성능/효과
- ICH RC-CT 시험체의 경우, 횡철근의 용접 불량으로 시험체가 조기 파괴되어 기대한 값보다 작은 극한 변위 값을 나타내었다. 변위 연성도를 계산하면 Solid RC 시험체는 6.8, ICH RC-CT 시험체는 5K으로 ICH RC 시험체의 변위 연성 도가 작은 값으로 산출되었다.
- 표 1에 설계 시 사용된 각 재료의 물성치를 나타내었다. 시험체제작 후 콘크리트의 강도는 공시체 테스트 결과 28일 강도가 21.72 MPa로 측정되었으며, 철근의 경우 인장 시험 결과, 19mm 이형철근의 경우 3개의 시편에 대하여 각각 297.62MPa, 296.92MPa, 272.22 MPa의 극한 강도를 나타내었으며, 13mm 이형 철근의 경우에는 4개의 시편에 대하여 각각 263.38 MPa, 304.60 MPa, 298.58 MPa, 336.55 MPa의 극한 강도를 나타내었다. 표 2는 콘크리트의 28일 강도 시험 결과를 보여준다.
- 실험 결과, ICH RC-CT 기등은 중공단면의 특성상 중실 RC 기둥에 더 작은 연성도와 소산에너지를 가지나, 에너지 연성 도의 경우 큰 차이가 나지 않으며, 등가 점성 감쇠비의 경우에는 중실 RC 기등과거의 동일한 값을 나타내었다. 이러한 결과로 볼 때, ICH RC-CT 기등은 에너지 소산이나 횡저항력은 중실 RC 기둥보다 낮은 성능을 보이나 연성도와 등가 감쇠점성비의 측면에서는 큰 손실이 발생하지 않음을 알 수 있다.
- 실험 결과, ICH RC-CT 기등은 중공단면의 특성상 중실 RC 기둥에 더 작은 연성도와 소산에너지를 가지나, 에너지 연성 도의 경우 큰 차이가 나지 않으며, 등가 점성 감쇠비의 경우에는 중실 RC 기등과거의 동일한 값을 나타내었다. 이러한 결과로 볼 때, ICH RC-CT 기등은 에너지 소산이나 횡저항력은 중실 RC 기둥보다 낮은 성능을 보이나 연성도와 등가 감쇠점성비의 측면에서는 큰 손실이 발생하지 않음을 알 수 있다.
후속연구
- 기여를 하지 못하기 때문으로 판단된다. 따라서 연성도, 횡저항력, 소산에너지 등 중요 성능에 따라 내부 구속 중공 RC 기등에 일반 강관과 파형강관을 선택하여 적용할 수 있을 것으로 판단되며, 향후, ICH RC 기등의 거동을 더 정확히 분석할 수 있는 해석기술의 개발과 경제성 평가가 수행된다면, ICH RC 기등이 실제 설계 및 시공에 반영될 수 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.