Ductility Evaluation of Circular Hollow Reinforced Concrete Columns with Internal Steel Tube

In locations where the cost of concrete is relatively high or in situations where the weight of concrete members has to be kept to a minimum, it may be more economical to use hollow reinforced concrete vertic al members. Hollow reinforced concrete colun-ms with a low axial load, a moderate longitudinal steel percentage and a reasonably thick wall were found to perform in a ductile manner at the flexural strength, similar to solid columns. Hollow reinforced concrete columns with a high axial load, a high longitudinal steel percentage, and a thin wall were found, however, to behave in a brittle manner at the flexural strength, since the neutral axis is forced to occur away from the inside face of the tube towards the section centroid and, as a result, crushing of concrete occurs near the unconfined inside face of the section. If, however, a steel tube is placed near the inside face of a circular hollow column, the column can be expected not to fail in a brittle manner through the disintegration of the concrete in the compression zone. A design recommendation and example through the moment-curvature analysis program for curvature ductility are herein presented. A theoretical moment-curvature analysis for reinforced concrete columns, indicating the available flexural strength and ductility, can be conducted, providing that the stress-strain relation for the concrete and steel are known. In this paper, a unified stress-stain model for confined concrete by Mander is developed foi members with circular sections.

강관 보강 중공 R.C 기둥의 연성 평가 해석

콘크리트의 가격이 상대적으로 높고 콘크리트 부재의 중량이 중요시되는 곳에서 중공 기둥을 사용하는 것이 경제적이다. 낮은 축력비와 적당한 종방향 철근비에서의 중공기둥은 원형 R.C 기둥과 유사한 휨강도와 연성능력을 갖는다. 그러나 높은 종방향 철근비와 축력비를 갖는 중공기둥 안쪽면에서의 구속력 부족으로 인한 압괴로 취성적인 거동을 보인다. 그래서 중공기둥의 안쪽면에 강관을 삽입한다면 기둥의 취성적인 거동을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트 교각의 내부에 강관을 삽입하여, 재료비의 절감과 중량의 감소 및 중공교각의 연성을 증가시키고, 이의 해석을 위해 강관의 삽입효과를 나타낼 수 있는 해석 프로그램을 개발하여, 상용 프로그램의 원형기둥 및 중공기둥의 해석치와 비교하여 타당성을 입증하였다. 휨강도와 연성을 표현하기 위해서는 모멘트-곡률 해석법이 사용되었으며, 콘크리트의 구속효과를 나타내기 위해 Mander의 통합된 콘크리트 모델이 사용되었다. 이러한 결과를 토대로 하여 매개변수 해석을 수행하여 강관 보강 중공 R.C 기둥의 거동특성을 연구하였다.