본 연구에서는 기존연구문헌에서 제시하고 있는 보강철근을 고려한 수정탄성계수 식을 적용하여 20층 건물 모델을 해석하였고, 축방향 철근비와 횡방향 철근체적비에 따른 구조물의 거동을 분석하였다. 또한 시공단계별 해석을 수행함으로써 시공되는 순서를 고려하여 건물의 실제 거동과 유사한 결과값을 얻고자 하였다. 기둥의 보강철근을 고려한 해석을 통하여 최종적으로 기둥단면의 축소를 시도하였다. 20층의 빌딩 구조물을 기둥의 보강철근을 고려하여 해석을 수행할 경우, 일반해석시 구조물의 기둥부재를 최대 4.94%까지 감소시킬 수 있으며, 시공단계별 해석시에는 최대 19%를 감소시킬 수 있을 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 기존연구문헌에서 제시하고 있는 보강철근을 고려한 수정탄성계수 식을 적용하여 20층 건물 모델을 해석하였고, 축방향 철근비와 횡방향 철근체적비에 따른 구조물의 거동을 분석하였다. 또한 시공단계별 해석을 수행함으로써 시공되는 순서를 고려하여 건물의 실제 거동과 유사한 결과값을 얻고자 하였다. 기둥의 보강철근을 고려한 해석을 통하여 최종적으로 기둥단면의 축소를 시도하였다. 20층의 빌딩 구조물을 기둥의 보강철근을 고려하여 해석을 수행할 경우, 일반해석시 구조물의 기둥부재를 최대 4.94%까지 감소시킬 수 있으며, 시공단계별 해석시에는 최대 19%를 감소시킬 수 있을 것으로 분석되었다.
In this study, we interpreted 20 story building by applying the modified modulus of elasticity considering the reinforcing steel proposed in previous literature, and analyzed the movement of the structure according to axial reinforcing steel ratio and lateral reinforcing steel volume ratio. Addition...
In this study, we interpreted 20 story building by applying the modified modulus of elasticity considering the reinforcing steel proposed in previous literature, and analyzed the movement of the structure according to axial reinforcing steel ratio and lateral reinforcing steel volume ratio. Additionally, we tried to get the result similar to the actual movement considering the order of the construction by performing the analysis by construction stage. Finally, we tried to reduce the section of the column through the analysis considering the reinforcing steel of the column. When interpreting the 20 story building considering the reinforcing steel in the columns, we can reduce the column members up to 4.94% comparing to the general analysis. If we do the same for each construction stage, it is analyzed that we can reduce up to 19%.
In this study, we interpreted 20 story building by applying the modified modulus of elasticity considering the reinforcing steel proposed in previous literature, and analyzed the movement of the structure according to axial reinforcing steel ratio and lateral reinforcing steel volume ratio. Additionally, we tried to get the result similar to the actual movement considering the order of the construction by performing the analysis by construction stage. Finally, we tried to reduce the section of the column through the analysis considering the reinforcing steel of the column. When interpreting the 20 story building considering the reinforcing steel in the columns, we can reduce the column members up to 4.94% comparing to the general analysis. If we do the same for each construction stage, it is analyzed that we can reduce up to 19%.
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제안 방법
Step 6. 기둥단면 축소하여 수행한 해석결과 값에서 기둥부재의 발생하는 최대 축응력을 산출하여 최대 축하중을 계산한다.( P u = f axial ×A g )
철근콘크리트 구조물에서 기둥의 보강철근을 고려하여 기둥부재의 탄성계수를 제안된 식에 의해 적용함으로써 기둥 단면의 합리화 즉, 단면 축소가 가능할 것이다. 기둥의 단면을 줄임으로써 보 부재력의 증가는 보강철근을 고려하지 않은 경우 발생하는 보 부재의 부재력를 초과하지 않도록 하고, 기둥에서 발생하는 응력은 콘크리트구조 설계기준(2003)에서 제시하는 축강도가 만족하도록 하였으며, 단면 합리화는 다음과 같은 과정을 통해 산출하였다.
8 m로 일정하게 적용하였다. 또한 구조물에 적용된 하중은 실의 용도에 따라 상세히 적용해야 하지만 해석의 편의를 위해 구조물의 자중과 마감하중을 평면전체에 동일하게 적용하였고, 활하중은 구조물을 사무실로 가정하여 평면전체에 일반적인 사무실 하중을 재하하였다. 콘크리트의 설계기준강도는 30 MPa이고, 전체구조물의 형상과 구조물 평면도를 그림 1에 나타내었다.
본 연구에서는 철근콘크리트 구조물의 설계를 위한 해석 시 기둥에 보강철근을 고려하고자 윤동용 등1)이 제안한 식을 적용하여, 일반적으로 사용되는 해석방법인 보강철근을 고려하지 않은 경우와 비교하여, 기둥부재의 단면 합리화에 대한 검토를 수행하였다.
본 연구에서는 철근콘크리트의 압축부재에 배근되는 횡방향 철근의 구속효과와 축방향 철근비를 고려할 수 있는 탄성계수를 적용하여, 기둥의 철근비에 따른 구조물의 거동을 분석하였으며, 또한 기존의 해석방법과 비교분석하여 기둥 단면의 합리화에 대하여 검토하였다. 본 연구에서와 같이 20층의 빌딩 구조물을 기둥의 보강철근을 고려하여 해석을 수행할 경우, 일반해석시 구조물의 기둥부재를 최대 4.
종방향 철근비(ρ)는 콘크리트구조설계기준(2003)2)에서 제시한 1%～8%사이의 값인 3%를 사용하였고, 해석의 변 수로 횡방향 철근비(ρs)를 0%～10% 나누어 탄성계수를 계산하여 적용하였으며, 이에 대한 내용을 표 1에 정리하였다.
대상 데이터
본 연구에서 구조해석은 범용구조해석 프로그램인 Midas/gen을 이용하여 철근콘크리트 빌딩구조물을 해석하였으며, 해석에 적용된 구조물은 20층의 빌딩구조물로 층고는 3.6 m로 전체 높이는 72 m이다. 부재의 단면은 해석 편의상 모든 부재의 단면은 보 0.
이론/모형
본 연구에서는 기둥의 횡방향 철근이 심부콘크리트의 구속으로 인한 강성증가를 윤동용 등1)이 제안한 기둥의 수정탄성계수를 적용하였다. 이 식은 횡방향 철근에 따른 심부콘크리트의 구속을 고려할 수 있도록 기존의 연구 결과들을 다중회귀분석을 통하여 제안된 식이며 다음과 같다.
성능/효과
본 연구에서는 철근콘크리트의 압축부재에 배근되는 횡방향 철근의 구속효과와 축방향 철근비를 고려할 수 있는 탄성계수를 적용하여, 기둥의 철근비에 따른 구조물의 거동을 분석하였으며, 또한 기존의 해석방법과 비교분석하여 기둥 단면의 합리화에 대하여 검토하였다. 본 연구에서와 같이 20층의 빌딩 구조물을 기둥의 보강철근을 고려하여 해석을 수행할 경우, 일반해석시 구조물의 기둥부재를 최대 4.94%까지 감소시킬 수 있으며, 시공단계별 해석시에는 최대 19%를 감소시킬 수 있을 것으로 분석되었다. 아울러 이러한 연구결과를 통하여 현행 강도설계법에서 고려되고 있는 하중계수, 강도저감계수 등에 포함된 안전율과 기둥부재의 강성에 대한 과소평가로 인하여, 현재 설계되는 대부분의 빌딩 구조물은 과도한 안전율이 고려된 과다설계의 우려가 있으며, 본 연구에서 수행된 해석기법의 적용으로도 충분한 안전율이 반영된 경제적이고, 합리적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.
후속연구
94%까지 감소시킬 수 있으며, 시공단계별 해석시에는 최대 19%를 감소시킬 수 있을 것으로 분석되었다. 아울러 이러한 연구결과를 통하여 현행 강도설계법에서 고려되고 있는 하중계수, 강도저감계수 등에 포함된 안전율과 기둥부재의 강성에 대한 과소평가로 인하여, 현재 설계되는 대부분의 빌딩 구조물은 과도한 안전율이 고려된 과다설계의 우려가 있으며, 본 연구에서 수행된 해석기법의 적용으로도 충분한 안전율이 반영된 경제적이고, 합리적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.
철근콘크리트 구조물에서 기둥의 보강철근을 고려하여 기둥부재의 탄성계수를 제안된 식에 의해 적용함으로써 기둥 단면의 합리화 즉, 단면 축소가 가능할 것이다. 기둥의 단면을 줄임으로써 보 부재력의 증가는 보강철근을 고려하지 않은 경우 발생하는 보 부재의 부재력를 초과하지 않도록 하고, 기둥에서 발생하는 응력은 콘크리트구조 설계기준(2003)에서 제시하는 축강도가 만족하도록 하였으며, 단면 합리화는 다음과 같은 과정을 통해 산출하였다.
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