Modified Rectangular Stress Block for High Strength RC Columns to Axial Loads with Bidirectional Eccentricities

In the previous experimental study, it is verified that the ultimate strain of concrete (${\varepsilon}$$_{cu}$=0.003) and coefficient of equivalent stress block (${\beta}$$_1$) can be used for the analysis of RC beams under biaxial and uniaxial bending moment. However, the characteristics of stress distribution of non rectangular compressed area in the RC columns are different to those of rectangular compressed area. The properties of compressive stress distribution of concrete have minor effect on the pure bending moment such as beams, but for the columns subjected to combined axial load and biaxial bending moment, the properties of compressive stress distribution are influencing factors. Nevertheless, in ACI 318-99 code, the design tables for columns subjected to axial loads with bidirectional eccentricities are based on the parameters recommended for rectangular stress block(RSB) of rectangular compressed areas. In this study the characteristics of stress distribution through both angle and depth of neutral axis are observed and formulated rationally. And the modified parameters of rectangular stress block(MRSB) for non rectangular compressed area is proposed. And the computer program using MRSB for the biaxial bending analysis of RC columns is developed and the results of MRSB are compared to RSB and experimental results respectively.

2축 편심 축력을 받는 고강도 콘크리트 기둥의 수정 등가응력블럭

철근 콘크리트 보의 휨 해석 시 적용되는 콘크리트 압축연단의 극한변형률(${\varepsilon}$$_{cu}$) 과 등가응력블럭 계수(${\beta)$$_1$)는 1축 뿐 만 아니라 2축 휨 해석에도 적용될 수 있는 것으로 여러 실험결과를 통하여 검증되었다. 그러나 2축 휨을 받는 기둥 단면에서와 같이 압축영역이 비직사각형인 경우 극한변형률과 등가응력블럭 계수는 압축영역이 직사각형인 경우와 달라지게 되고, 이와 같은 압축영역 형태에 따른 콘크리트 응력분포 특성의 변화는 기둥과 같이 고축력을 받는 경우 단면의 휨 강도에 중요한 영향을 끼치게 된다. 그러나 ACI318-99에서 제시하는 기둥의 2축 휨 설계도표는 1축과 2축 휨 해석에 동일한 응력분포 특성치를 적용하여 산출되었다. 본 논문에서는 중립축 각도와 깊이에 따른 응력분포 특성을 파악하고 이를 합리적으로 수식화 함으로써 수정된 단면 소성해석 모델을 제시하였다. 또한 제시된 소성해석 모델을 적용한 기둥 단면해석 Program을 개발하고 해석 결과를 기존의 소성해석 모델 및 실험결과와 비교하였다.