현행 도로교설계기준의 철근콘크리트 교각 심부구속 횡방향철근량 산정식은 중심축력을 받는 기둥에서 콘크리트 피복이 떨어져 나갔을 때 기둥의 축하중 저항강도 손실과 같거나 약간 큰 강도를 추가로 제공할 수 있도록 결정된 식이다. 그러나 설계기준의 횡방향철근량 산정식은 교각의 내진거동에 중요한 요소인 연성능력을 직접적으로 고려한 식이 아니므로 단면크기가 상대적으로 작은 경우 또는 내구성 등의 확보 차원에서 콘크리트 피복두께가 증가하여 단면적비율이 과도하게 커지는 경우에는 교각의 시공성 및 경제성이 저하될 정도로 많은 횡방향철근량이 요구되는 문제점을 야기한다. 본 논문에서는 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 비교, 분석하였다.
현행 도로교설계기준의 철근콘크리트 교각 심부구속 횡방향철근량 산정식은 중심축력을 받는 기둥에서 콘크리트 피복이 떨어져 나갔을 때 기둥의 축하중 저항강도 손실과 같거나 약간 큰 강도를 추가로 제공할 수 있도록 결정된 식이다. 그러나 설계기준의 횡방향철근량 산정식은 교각의 내진거동에 중요한 요소인 연성능력을 직접적으로 고려한 식이 아니므로 단면크기가 상대적으로 작은 경우 또는 내구성 등의 확보 차원에서 콘크리트 피복두께가 증가하여 단면적비율이 과도하게 커지는 경우에는 교각의 시공성 및 경제성이 저하될 정도로 많은 횡방향철근량이 요구되는 문제점을 야기한다. 본 논문에서는 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 비교, 분석하였다.
The equation, specified in current bridge design code, for calculating the confining transverse reinforcement amount of RC bridge columns has been made to provide additional load-carrying strength for concentrically loaded columns equal to or slightly greater than the strength lost when the cover co...
The equation, specified in current bridge design code, for calculating the confining transverse reinforcement amount of RC bridge columns has been made to provide additional load-carrying strength for concentrically loaded columns equal to or slightly greater than the strength lost when the cover concrete spalls off. However, this equation does not directly consider ductile behavior, which is an important factor for the seismic behavior of bridge columns. Consequently, if the section area is relatively small or if the section area ratio becomes excessively large due to the concrete cover thickness increased for durability, too large an amount of transverse reinforcement, which could deteriorate the constructability and economy of piers, will be required. This study intends to analyze what effects the concrete cover thickness has on the equation for determining the confining transverse reinforcement amount.
The equation, specified in current bridge design code, for calculating the confining transverse reinforcement amount of RC bridge columns has been made to provide additional load-carrying strength for concentrically loaded columns equal to or slightly greater than the strength lost when the cover concrete spalls off. However, this equation does not directly consider ductile behavior, which is an important factor for the seismic behavior of bridge columns. Consequently, if the section area is relatively small or if the section area ratio becomes excessively large due to the concrete cover thickness increased for durability, too large an amount of transverse reinforcement, which could deteriorate the constructability and economy of piers, will be required. This study intends to analyze what effects the concrete cover thickness has on the equation for determining the confining transverse reinforcement amount.
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문제 정의
물론 현행 설계기준에 따라 횡방향철근량이 배근된 기둥은 인장파괴 영역에서 충분한 연성을 발휘하는 것으로 알려져 있으나, 설계기준의 횡방향철근량 산정식 자체가 교각의 내진거동에 중요한 요소인 연성능력을 직접적으로 고려한 식이 아니기 때문에 단면크기가 상대적으로 작은 경우 또는 내구성 등의 확보 차원에서 콘크리트 피복두께가 증가하여 단면적비율이 과도하게 커지는 경우에는 교각의 시공성 및 경제성 저하를 초래할 정도로 많은 횡방향철근량이 요구되는 문제점을 야기한다. 따라서 본 논문에서는 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 비교, 분석하고 보다 합리적인 내진설계를 위한 심부구속 횡방향철근량 산정에 관한 방법론을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 철근콘크리트 교각의 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 기둥 단면의 공칭강도 관점에서 비교, 분석하였으며 피복두께의 영향에 따른 횡방향철근량의 비합리적 설계결과를 방지하기 위한 횡방향철근량 산정 방법을 제안하였다. 제안 방법의 타당성 및 안전성 분석을 위해 향후 연성도를 고려한 횡방향철근량 산정식과 피복두께의 영향에 관한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
제안 방법
현행 설계기준의 횡방향철근량 산정식이 축하중강도 발현에 근거하고 있으므로 피복두께의 변화에 따른 기둥 단면의 축하중 및 모멘트 저항강도를 비교, 분석하여 피복두께 변화에 따른 횡방향철근량 산정식의 합리성 여부를 분석하였다. 그림 2는 콘크리트 강도 30MPa, 철근 항복강도 300MPa, D32 축방향철근 40개가 배근된(단면직경 200cm 기준 : 축방향철근비 1%) 원형기둥 단면의 피복두께 또는 단면적 변화에 따른 축력-모멘트 상관도를 비교하여 나타낸 것이다.
성능/효과
)이 변화하는 경우에 대한 해석결과를 나타낸 것이다. 즉, 콘크리트 피복두께는 증가하 지만 전체단면적은 일정한 경우로서 축하중 저항능력은 변화가 없으며 모멘트 저항능력은 피복두께 증가로 인해 심부단면적이 감소하고 그 결과 인장철근의 모멘트 팔거리가 감소하여 전체적인 모멘트 저항능력은 감소하는 경향을 나타내지만 모멘트 저항능력의 차이는 크지 않음을 알 수 있다. 그러나 전술한 경우에 대해 횡방향철근 요구량은 크게 증가하게 되어 시공성과 경제성을 저하시킬 정도의 설계결과를 초래하게 되며 특히, 전체 단면직경은 일정한데 심부콘크리트의 직경이 작아져 단면적비율이 증가하는 경우에는 현행 도로교설계기준의 횡방향철근량 산정식을 그대로 적용하는 경우 과도한 횡방 향철근 요구량으로 인해 실무 설계와 시공시 많은 문제점을 초래할 수 있다.
후속연구
1)의 방법의 경우 현행 설계기준의 횡방향철근량 산정식을 그대로 사용하여 간단하게 계산할 수있는 장점은 있지만 설계기준의 횡방향철근량 산정식은 연성도를 고려하고 있지 않으므로 근본적인 해결책이라고는 할 수 없을 것이다. 따라서 단면의 강도성능과 요구연성도의 상관관계 등을 직접적 으로 고려할 수 있는 연성도를 고려한 횡방향철근량 산정식을 사용하는 것이 보다 합리적인 설계결 과를 제공할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 철근콘크리트 교각의 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 기둥 단면의 공칭강도 관점에서 비교, 분석하였으며 피복두께의 영향에 따른 횡방향철근량의 비합리적 설계결과를 방지하기 위한 횡방향철근량 산정 방법을 제안하였다. 제안 방법의 타당성 및 안전성 분석을 위해 향후 연성도를 고려한 횡방향철근량 산정식과 피복두께의 영향에 관한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
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