Nonlinear Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Columns with Steel Clip-Type Implements Subjected to Cyclic Lateral Loading

반복 횡하중이 작용하는 강재 클립형 연결장치로 결속된 철근 콘크리트 기둥의 비선형 유한요소해석

Both ends of the hoop reinforcement in the reinforced concrete (RC) columns subjected to lateral loading must necessarily be bent by 135° so as to ensure a sufficient level of ductility. However, as this reinforcement is extremely difficult to construct, this requirement is often not satisfied at construction sites. This study entailed an experimental investigation on RC columns subjected to cyclic lateral loading equipped with steel clip-type implements that were developed to replace the complicated 135° hoop reinforcement details. Four RC column specimens were manufactured, and the main test parameters included the use of high-strength concrete and steel clip-type implements. Furthermore, three-dimensional finite element models were employed to evaluate the structural performances of the test specimens via nonlinear analyses. The results of the test and finite element analyses indicate that the RC columns with the steel clip-type implements exhibit structural performances equal to or better than those with the 135° hoop reinforcement details. Further, the finite element analysis results agree well with the test results.

횡하중에 작용하는 철근 콘크리트 기둥은 연성능력 확보를 위해 띠철근의 양 단부를 135° 구부려 시공하는 상세가 요구된다. 그러나 이러한 띠철근 상세는 시공이 매우 까다로와 실제 현장에서는 제대로 시공이 되지 않기도 한다. 이를 대체하기 위해 본 논문에서는 강재 클립형 연결장치가 적용된 철근 콘크리트 기둥에 대해 횡방향 반복가력 실험을 수행하고 그 구조적 성능을 평가하였다. 총 4개의 실험체가 제작되었으며 주요 실험변수는 강재 클립형 연결장치 및 고강도 콘크리트 사용 여부이다. 또한 대상 구조물에 대해 3차원 유한요소해석 모델을 개발하고 이에 대한 비선형 해석을 수행하였으며, 해석 및 실험결과를 비교하고 분석하였다. 그 결과 강재 클립형 연결장치가 설치된 콘크리트 기둥이 반복 횡하중에 대해 기존의 표준갈고리 상세를 지닌 콘크리트 기둥과 동등한 혹은 그 이상의 성능을 지니고 있으며, 개발된 유한요소해석 모델이 실험결과를 정확히 잘 예측하는 것으로 나타났다.