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포물선-직선 압축응력-변형률 관계를 이용한 철근콘크리트 부재의 횡구속 효과
Confinement Effect of Reinforced Concrete Members Using a Parabola-Rectangular Compressive Stress-Strain Relationship 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.27 no.1, 2015년, pp.45 - 53  

최승원 (조선이공대학교 토목건설과) ,  김우 (전남대학교 토목공학과)

초록
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철근 콘크리트 기둥은 일반적으로 횡철근으로 보강되어 있고 횡철근에 의해 횡구속된 심부 콘크리트의 강도는 횡구속 되지 않은 콘크리트에 비해 증가한다. 그리고 횡구속 효과에 의해 기둥의 강도 및 연성은 증가하게 된다. 횡구속 효과는 콘크리트의 압축강도, 횡구속 철근의 간격, 횡철근 량 및 항복강도 등의 영향을 받는다. 이에 여러 연구자들은 실험을 통해 다양한 변수들을 반영하여 횡구속 콘크리트의 구속모델을 제시하였다. 이 연구에서는 유로코드 2의 구속모델을 통해 하중-변형률 관계를 산정하였고, 이를 Mander 모델, Saatchioglu-Razvi 모델 및 Cusson 등 모델에 의한 값과 비교 분석하였다. 해석 결과 EC2에 의한 횡구속 모델은 콘크리트 강도에 관계없이 적용이 가능하였고, EC2의 재료모델을 사용함으로써 단면해석의 일관성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. EC2의 재료모델에 의한 매개변수해석 결과 횡철근의 특성은 콘크리트 압축강도보다 횡구속 효과에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In general, RC columns are reinforced by spiral or tied steel and a strength of confined concrete is more increased than this of unconfined concrete. And strength and ductility of column are increased by a confinement effect. A confinement effect is affected by concrete strength, spacing, volume and...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 이 연구에서는 횡구속된 축압축부재에 대하여 EC2에서 제시한 비구속 및 구속 콘크리트의 재료 모델을 기반으로 하중-변형 관계를 해석적으로 산정하여 이 모델의 특성을 분석하고자 하였다. 그리고 EC2의 모델에 의해서 산정된 횡구속 효과를 보통강도 콘크리트와 고강도 콘크리트에 대한 기존의 연구자들의 제안 모델과 비교․분석하였다.
  • 그리고 EC2의 모델에 의해서 산정된 횡구속 효과를 보통강도 콘크리트와 고강도 콘크리트에 대한 기존의 연구자들의 제안 모델과 비교․분석하였다. 마지막으로 EC2에서 제시한 재료모델을 적용하여 콘크리트 압축강도, 횡철근 항복강도 및 횡철근 배치 간격에 따른 구속효과의 차이를 분석하여 EC2 모델에 의한 단면 해석의 일관성을 살펴보고자 하였다.

가설 설정

  • 7에서와 같이 2가지 종류의 형태로 배치된 띠철근 단면에 대한 횡구속 효과 특성만을 살펴보았다. 또한, 주철근과 횡철근의 항복강도와 극한강도의 비인 경화비(hardening ratio)는 모두 1.0으로 가정 하였고, 주철근 강도는 400 MPa, 주철근 비는 1%로 가정하였다. Table 6에서는 매개변수해석을 위한 변수와 이에 따른 재료 물성 및 해석 결과를 나타내었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
철근콘크리트 기둥에서의 횡방향 구속 효과는 어떤 영향을 받는가? 일반적으로 철근콘크리트 기둥에는 띠철근과 나선철근과 같은 횡방향 철근이 배근되고 횡방향 철근은 콘크리트를 횡구속하여 기둥의 하중저항능력 및 연성능력을 증가시킨다. 이러한 횡방향 구속 효과는 콘크리트 압축강도, 횡방향 철근의 간격, 횡방향 철근 체적비 및 항복강도 등의 영향을 받는데 이는 특히 기둥의 연성도와 같은 내진거동에 큰 영향을 미친다. 콘크리트 압축강도는 횡구속 효과에 직접적인 영향을 미치는 인자로서 많은 연구자1)~3)들에 의해 다양한 모델이 제시되었다.
철근콘크리트 기둥의 하중저항능력 및 연성능력을 증가시키는 방법은 무엇인가? 일반적으로 철근콘크리트 기둥에는 띠철근과 나선철근과 같은 횡방향 철근이 배근되고 횡방향 철근은 콘크리트를 횡구속하여 기둥의 하중저항능력 및 연성능력을 증가시킨다. 이러한 횡방향 구속 효과는 콘크리트 압축강도, 횡방향 철근의 간격, 횡방향 철근 체적비 및 항복강도 등의 영향을 받는데 이는 특히 기둥의 연성도와 같은 내진거동에 큰 영향을 미친다.
횡구속 효과는 무엇의 영향을 받는가? 횡구속 효과는 콘크리트의 압축강도, 횡구속 철근의 간격, 횡철근 량 및 항복강도 등의 영향을 받는다. 이에 여러 연구자들은 실험을 통해 다양한 변수들을 반영하여 횡구속 콘크리트의 구속모델을 제시하였다. 이 연구에서는 유로코드 2의 구속모델을 통해 하중-변형률 관계를 산정하였고, 이를 Mander 모델, Saatchioglu-Razvi 모델 및 Cusson 등 모델에 의한 값과 비교 분석하였다.
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참고문헌 (7)

  1. Mander, J. B., Priestley, M. J. N., and Park, R., "Theoretical stress-strain model for confined concrete", Journal of Structural Engineering, ASCE, 1988, pp. 1804-1825. 

  2. Saatchioglu, M. and Razvi, S. R., "Strength and ductility of confined concrete", Journal of Structural Engineering, ASCE, 1992, pp. 1590-1607. 

  3. Cusson, D. and Paultre, P., "Stress-strain model for confined high-strength concrete", Journal of Structural Engineering, ASCE, 1995, pp. 468-477. 

  4. Shin, S. W. and Han, B. S. "Confinement Effects of High Strength Reinforced Concrete Tied Columns", Journal of the Korea Concrete Institute, KCI, Vol. 14, No. 4, 2002, pp. 578-588. 

  5. European Committee for Standardization, Eurocode 2-Design of Concrete Structures, Brussels, 2002, pp. 61-63. 

  6. Richart, F. E., Brandtzaeg, A., and Brown R. L., "A study of the failure of concrete under combined compressive stresses", Bull. No. 185, University of Illinois, Engineering Experimental Station, Urbana, 104. 

  7. Esneyder. M., Modeling of confined concrete, Degree of Master, University of Toronto, Canada, 2000, 1-176 pp. 

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