FE Analysis of Exterior Wide Beam-Column Connections with Bonded Tendon Stress

부착된 프리스트레스 넓은 보-기둥 외부접합부의 유한요소해석

  • Published : 2008.08.30

Abstract

Post-tensioned precast concrete system (PPS) consists of U-shaped precast wide beams and concrete column. The continuity of beam-column joint is provided with the topping concrete on the PC shell beam and post-tensioning. Nonlinear analysis was conducted, using ANSYS, a finite-element analysis program, to obtain data for determining the characteristics of the structure and to allow various parametric analyses for post-tensioned wide beam-column connections. In this analysis, the Solid 65 element was used, in which concrete element had 8 nodes and each node had 3 degrees of freedomIn. Solid 65, the shear-transfer factor reflects a decrease of shear strength for the positions with cracks, as an impact factor to make the analysis value approximate the experiment value. In this study, the behavior of test specineus were most closely predicted to the experimental results, when the shear-transfer coefficient 0.85 was used for a closed crack, and 0.2 was used for an open crack.

PPS(Post-tensioned Precast concrete System)공법은 U자형 PC로 제작된 넓은 보와 PC또는 현장 타설 콘크리트로 제작한 기둥으로 구성되며, PC보와 기둥의 일체성 확보를 위하여 프리스트레스를 도입하였다. 본 연구에서는 포스트텐션을 도입한 넓은 보-기둥 접합부의 구조적 특성을 규명하고, 다양한 변수해석이 가능하기 위한 자료를 제공하고자 유한요소해석 프로그램인 ANSYS을 사용하여 비선형 해석을 수행하였다 콘크리트에 대한 해석요소는 8개의 절점을 가지며 각 절점이 3개의 자유도(X, Y, Z축에 대한 병진 변위)를 갖는 Solid 65요소를 사용하였다. Solid 65요소에서 전단전달계수(Shear-Transfer factor)는 실험값에 근사적으로 해석값을 맞추기 위한 영향 계수값으로 균열이 발생하는 위치에 대한 전단강도의 감소를 반영한다. 그 결과, 본 실험체에 대한 해석에서는 열려진 전단전달계수 0.125와 닫혀진 전달계수 0.85에 기초하여 해석한 결과 닫혀진 전단전달계수는 0.85에서 열려진 전단전달계수에서는 0.2일때 가장 실험값에 근사한 해석치를 보였다.

Keywords

References

  1. 삼성물산(주) (2003) PPS 공법의 실용화 기술개발에 관한 연구
  2. 이은진, 김욱종, 문정호, 이리형 (2002) 단부 철근콘크리트 중앙부 철골조로 이루어진 혼합구조보의 비선형 이력거동, 한국전산구조공학회 논문집, 6, pp.379-387
  3. 이종권, 최윤철, 이용택 (2007) 철근콘크리트 깊은 보의 전단 내력에 대한 개구부 보강 효과, 한국전산구조공학회 논문집, 12, pp.699-708
  4. 임재형, 이리형 (1997) 비부착 긴장재의 극한응력에 영향을 미치는 변수별 효과에 관한 해석적 연구, 대한건축학회 논문집, 10, pp.291-300
  5. 최윤철, 임재형, 문정호, 이리형, 권기혁 (2004), PC U형 단면을 사용한 포스트텐션된 넓은 보-기둥 외부접합부의 비 탄성 거동, 대한건축학회 논문집, 20(12), pp.27-36
  6. 최윤철, 임재형, 문정호, 이리형, 권기혁 (2005) 포스트텐션 을 도입한 넓은 보의 기둥 코아 정착비에 따른 비탄성 거동 평가, 한국콘크리트학회 논문집, 17(1), pp.85-94
  7. 최윤철, 임재형, 문정호, 이리형, 권기혁, 김대중 (2005) PC U형의 단면을 사용한 포스트텐션된 넓은 보-기둥 내부 접합부의 비탄성 거동, 대한건축학회 논문집, 21(1), pp.11-19
  8. ACI committee 318 (2002) Building Code Requirements for Reinforced Concrete(318-83), American concrete Institute, Detroit
  9. Hatamoto, H., Bessho, S., Matsuzaki, Y. (1991) Reinforced Concrete Wide Beam-to-Column Subassemblages Subjected to Lateral Load, Design of Beam-Column Joint for Seismic Resistence(ACI Publication SP-123), pp,291-316
  10. Josef Hegger, Alaa Sherif, Wolfgang Roeser. (2004) Nonlinear Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Beam-Column Connections, ACI Structural Journal, Sem-Oct, pp.604-614
  11. Klein, D. G. (1986) A Finite Element Model for Reinforced Concrete Slabs with Consideration of Transvers Shear Deformations, Computation Modelling of Reinforced Concrete Structures, E. Hinton and R. Owen, eds., Pineridge, Swansea, UK
  12. Stehle, J. S., Goldsworthy, H., Mendis, P. (2001) Reinforced Concrete Interior Wide-Band Beam- Column Connections Subjected to Lateral Earthquake loading, ACI Structural Journal, May-June, pp.270-279