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철근콘크리트 기둥의 성능기반설계를 위한 주철근비
Longitudinal Reinforcement Ratio for Performance-based Design of Reinforced Concrete Columns 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.22 no.2, 2010년, pp.187 - 197  

김창수 (서울대학교 건축학과) ,  박홍근 (서울대학교 건축학과)

초록
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본 연구에서는 성능기반설계를 위한 기둥의 주철근비에 대하여 연구하였다. 일률적인 현행 설계기준과 달리, 다양한 기둥의 설계변수를 고려하여 기둥의 주철근을 정의하였다. 기둥의 최소철근비는 다음의 2 가지 사항을 고려하여 평가하였다; 1) 사용상태에서 콘크리트의 장기변형에 의한 철근의 조기항복 방지; 2) 내진설계시 기둥의 연성능력을 확보하기 위해 균열모멘트 이상의 극한휨강도 확보. 배근상태와 하중조건에 따른 기둥의 유효강성도 강도설계시 추가적으로 고려하였으며, 3 가지 사항을 고려한 주철근비 결정방법을 제안하였다. 제안된 방법은 설계예제에 적용되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The longitudinal reinforcement ratio for the performance-based design of columns was studied. Unlike the existing design codes using uniform minimum reinforcement ratio and effective stiffness for all columns, the longitudinal reinforcement ratio of columns was defined as the function of various des...

주제어

#철근콘크리트 기둥   #주철근비   #크리프 및 건조수축   #연성능력   #유효강성  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이와 같이 기둥의 성능기반설계를 위해서는 극한강도 이외에 사용성, 연성능력, 유효강성 등의 다양한 변수를 고려하여 주철근이 결정되어야 한다. 이 연구에서는 극한강도와 1%의 최소철근비에 근거한 기존의 설계방법을 개선하여, 다양한 성능을 만족시킬 수 있는 기둥 주철근의 설계방법을 제안하였다. 이를 위하여 다음 세 가지 기둥의 성능을 고려하였다.
  • 이 연구에서는 성능기반설계를 위한 기둥의 주철근비에 대하여 연구하였다. 주철근의 배근량 결정시, 강도요구 뿐만 아니라, 기둥의 장기변형에 의한 철근의 항복방지, 내진설계를 위한 기둥 연성능력의 확보, 철근비에 따른 유효강성의 변화 등 3가지 조건을 고려하였다.

가설 설정

  • 식 (6)을 적용하기 위해 고정하중과 적재하중 절반의 합 (D + 0.5L)을 크리프변형을 발생시키는 장기하중 σe (= κefc', 식 (7))로 가정하였으며, (D + L)을 사용상태에서 탄성변형을 일으키는 하중 σ (= κfc', 식 (6))로 가정하였다.
  • 각 층의 보에는 고정하중(D)과 적재하중(L)으로 각각 50 및 30 kN/m가 재하되었다. 지진하중(E)에 의한 설계밑면전단력은 VE = 469 kN이며, 층지진하중은 지반으로부터 각 층까지의 높이에 비례하는 역삼각형분포를 가정하였다. 중력하중상태에서의 설계하중조합은 (1.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
KCI, ACI에서 규정하는 기둥 주철근의 최소철근비는 언제 만들어진 것인가? 현재 국내 KCI1)와 미국 ACI318-082)의 설계기준에서는 기둥 주철근의 최소철근비로서 1%를 모든 기둥에 일률적으로 적용하고 있다. 이 최소철근비 규정은 1930년대(1935년 채택)에 만들어진 것으로서,3) 지속적인 사용 압축응력 하에서 콘크리트의 크리프와 건조수축에 의해 주철근이 항복하는 것을 방지하기 위해 제정되었다. 기둥의 크기는 구조안전을 위하여 결정되지만, 최근에는 건축적·의장적·시공적 요인 등에 의해서도 결정되기 때문에 구조안전상의 요구보다 큰 단면의 기둥이 사용되는 경우가 많다.
기둥의 주철근량은 무엇에 의해 결정되는가? 일반적으로 기둥은 축력과 휨을 동시에 받는 부재로서, 단면의 극한강도에 기반하여 설계되며, 주철근량은 하중 조합에 대하여 압축-휨 상호작용(P-M interaction)에 의하여 결정된다. 그러나 기둥에 요구되는 다양한 성능을 만족시키기 위해서는 극한강도 이외에 사용성, 연성능력, 유효강성 등을 고려하여 주철근을 결정할 필요가 있다.
기둥이란? 일반적으로 기둥은 축력과 휨을 동시에 받는 부재로서, 단면의 극한강도에 기반하여 설계되며, 주철근량은 하중 조합에 대하여 압축-휨 상호작용(P-M interaction)에 의하여 결정된다. 그러나 기둥에 요구되는 다양한 성능을 만족시키기 위해서는 극한강도 이외에 사용성, 연성능력, 유효강성 등을 고려하여 주철근을 결정할 필요가 있다.
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참고문헌 (34)

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  33. Berry, M. P., Parrish, M., and Eberhard, M. O., “PEER Structural Performance Database User’s Manual,” Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California-Berkeley, Berkeley, CA, 2004, 38 pp. (www.ce.washington.edu/~peera1) 

  34. MIDAS Information Technology, MIDAS/Gen Analysis Manual, 2005, 305 pp. 

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