• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.279-288
• /
• 2016

이 연구에서는 철근콘크리트(reinforced concrete, RC) 기둥의 휨 거동을 비교적 간단한 방법으로 평가하기 위해서 모멘트-곡률 관계를 단순화하였다. RC 기둥에서 주철근 배근을 이상화하고 힘의 평형조건 및 변형률 적합조건에 기반하여 초기 휨 균열 발생, 인장철근 항복 도달, 최대 내력 및 최대 내력 도달 후 최대 내력의 80% 시점에서의 내력과 중립축 깊이를 산정하였다. 기둥의 최대 내력 이후의 콘크리트 압축연단 변형률은 Kim et al의 구속된 콘크리트 응력-변형률 관계를 이용하여 산정하였다. 단순화된 모멘트-곡률 관계로부터 환산된 기둥의 횡하중-횡변위 관계는 다양한 변수하에서 수행한 기둥 실험결과와 잘 일치하였다. 고려된 각 단계에서의 모멘트와 중립축 깊이는 주철근 지수, 횡보강근 체적지수 및 축력 지수의 함수로 모델링하였다. 결국, 기둥의 곡률 연성은 콘크리트 압축강도 및 주철근과 횡보강근의 양과 함께 작용 축하중비에 중요한 영향을 받았다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제30권5호
• /
• pp.417-432
• /
• 2019

This paper presents the results of axial compression testing and numerical modeling on reinforced concrete columns (RCC) with normal concrete (NC) and high-strength concrete (HSC), RCC confined by glass-fiber reinforced plastic pipes (GRP) casing as well as carbon fiber reinforced polymer (CFRP), The major parameters evaluated in the experiments were the effects of concrete type, GRP casing and CFRP wrapping, as well as the number of CFRP layers. 12 cylindrical RCC ($150{\times}600mm$) were prepared and divided into two groups, NC and HSC. Each group was divided into two parts; with and without GRP casing. In each part, one column was without CFRP strengthening layer, a column was wrapped with one CFRP layer and another column with two CFRP layers. All columns were tested under concentrated compression load. Numerical modeling was performed using ABAQUS software and the results of which were compared with experimental findings. A good agreement was found between the results. Results indicated that the utilization of CFRP wrapping and GRP casing improved compression capacity and ductility of RCC. The addition of one and two layer-FRP wrapping increased capacity in the NC group to an average of 18.5% and 26.5% and in the HSC group to an average of 10.2% and 24.8%. Meanwhile, the utilization of GRP casing increased the capacity of the columns by 3 times in the NC group and 2.38 times in the HSC group. The results indicated that although both CFRP wrapping and GRP casing increased confinement, the GRP casing gave more increase capacity and ductility of the RCC due to higher confinement. Furthermore, the confinement effect was higher on NC group.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제23권5호
• /
• pp.495-506
• /
• 2019

This paper presents the results of axial pressure testing on reinforced concrete columns (RCCs) filled with confined normal concrete (NC) and high-strength concrete (HSC) using glass-fiber reinforced plastic pipes (GRP) casing as well as fiber reinforced polymer (FRP). This study aims to evaluate the behavior and mechanical properties of columns confined with GRP casing and FRP wrapping under pressure loads. The major parameters in the experiments were the type of concrete, the effect of GRP casing and FRP wrapping, as well as the number of FRP layers. 12 cylindrical RCCs (150*600) mm were prepared and divided into two groups, NC and HSC, and each group was divided into two parts. In each part, one column was without FRP strengthening layer, a column was wrapped with one FRP layer and another column with two FRP layers. All columns were tested under concentrated compression load. The results of the study showed that the utilization of FRP wrapping and GRP casing improved compression capacity and ductility of RCCs. The addition of one and two layers-FRP wrapping increased compression capacity in the NC group to an average of 18.5% and 26.5% and to an average of 10.2% and 24.8% in the HSC group. Meanwhile, the utilization of GRP casing increased the compression capacity of the columns by 4 times in the NC group and 3.38 times in the HSC group. The results indicated that although both FRP wrapping and GRP casing result in confinement, the GRP casing resulted in increased compression capacity and ductility of the RCCs due to higher confinement. Furthermore, the confinement effect was higher on columns made with NC.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제31권6호
• /
• pp.293-299
• /
• 2018

초고층 건물의 횡변위 제어를 위하여 사용되는 아웃리거를 기존의 철골 트러스 대신에 철근콘크리트 벽체로 대체할 수 있다. 철근콘크리트 아웃리거 벽체를 외부 기둥에 연결할 경우에는 축력뿐만 아니라 전단력과 모멘트가 외부 기둥에 유발될 수 있다. 본 연구에서는 아웃리거 벽체 외단부의 회전으로 인한 외부 기둥의 전단력을 수식으로 유도하고 그 값을 유한요소 해석 결과와 비교하였다. 유한요소해석에서는 층별 연결보의 효과와 전단벽과 아웃리거를 보와 평면응력요소로 모델링한 효과를 분석하였다. 층별 연결보의 효과는 거의 없었으며 평면응력요소는 보요소보다 더 큰 강성을 가진 것으로 해석되었다. 아웃리거 벽체의 외단부 회전으로 인한 외부기둥의 층간 회전각과 전단력은 허용값에 비하여 상당히 작은 값이 발생하였다. 따라서 초고층 건물에 철근콘크리트로 된 아웃리거 벽체를 적용할 경우에도 외부 기둥에 유발되는 전단력과 모멘트에 대하여 별도의 검토를 할 필요는 없을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.147-156
• /
• 1999

본 연구는 철근콘크리트 기둥에 탄소섬유쉬트를 보강하고 일정축력(0.35$P_o$)을 가한 상태에서 정, 부반복 횡가력을 실시하여 탄소섬유쉬트의 보강효과를 검증하기 위한 것으로, 탄소섬유쉬트의 보강배수에 따른 보강효과의 차이, 손상을 받은 시둥을 보수후 탄소섬유쉬트를 보강한 경우와 손상을 받지 않은 기둥에 탄소섬유쉬트를 보강한 경우의 거동의 차이를 실험을 통해 검증하였다. 탄소섬유쉬트의 보강매수는 2매와 3매 2종류에 관해 검토하였으며 보강매수에 따른 차이는 에너지 흡수능력에서 약간의 차이를 보일뿐 최대내력, 강성저하율 등에 있어서는 비슷한 거동을 나타내었다. 최대내력의 80% 수준까지 내력저하가 발생하도록 사전가력하여 탄소섬유쉬트를 보강한 기둥과 전혀 손상을 주지 않은 기둥에 탄소섬유쉬트를 보강한 기둥의 거동은, 손상을 준 기둥의 초기강성만이 탄소섬유 쉬트를 보강하지 않은 기둥에 비해 저하하나, 최대내격, 에너지 흡수능력, 연성등에 있어서는 무보강실험체에 비해 우수한 성능을 나타내었으며, 따라서 전체적으로 지진등으로 상당한 손상을 입은 기둥이라도 손상부 보수 후 탄소섬유쉬트로 보강하면 상당한 성능의 향상을 기할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 보강매수에 따라 내력증진효과는 2매보강(${\rho}_{cf}$=0.44%)과 3매 보강(${\rho}_{cf}$=0.66%)의 경우 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.123-131
• /
• 2001

본 연구의 목적은 고강도 H형강 기둥재(beam-column)의 폭두께비에 관한 기준을 조사하고 좌굴내력을 평가하여, 강구조 한계상태설계기준과 허용응력설계기준(안)과 비교함으로써, 고강도강을 사용한 기둥부재 설계시 적용된 기준식의 타당성을 검토하기 위한 것이다. 실험에 사용된 고강도강은 SM520TMC, SM570Q 등을 사용하였고, 강재의 기계적 성질과 단주의 응력-변형도 관계를 파악하기 위하여 인장시험 및 단주압축시험을 실시하였다. 또한 고강도강 기둥재의 좌굴내력을 산정하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석에 사용된 축력-모멘트-곡률 관계는 단주압축실험에서 구해진 응력-변형도 관계를 사용하였다

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.23-30
• /
• 2021

In this paper, a twisted shape structure with an elevation form favorable to the resistance of vibration caused by wind loads is selected from among the forms of high-rise buildings. The analytical model is a square, triangular, and hexagonal plane with a plane rotation angle of one degree from 0 to 3 degrees per each story. As a result of the analysis, as the twist angle increased, story drift ratio is increased. Responses with different eccentricity rates were shown by analytical models. Therefore planar shapes designed symmetrically to the horizontal axis of X and Y are considered advantageous for eccentricity and torsion deformation. In the case of the bending moment of the column, the response was amplified in the column supporting the base floor, the roof floor, the floor in which the cross-section of the vertical member changes, and the floor having the same number of nodes as the base floor. Finally, the axial force response of the column is determined to be absolutely affected by the gravity load compared to the lateral load.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제83권4호
• /
• pp.563-576
• /
• 2022

This study aimed to evaluate the progressive collapse potential of buildings designed using conventional design codes for the merchant occupancy classification and subjected to a sudden column failure. For this purpose, three reinforced concrete buildings having different story numbers were designed according to the seismic design recommendations of TSCB-2019. Later on, the buildings were analyzed using the GSA-2016 and UFC 4-023-03 to observe their progressive collapse responses. Three columns were removed independently in the structures from different locations. Nonlinear dynamic analysis method for the alternate path direct design approach was implemented for the design evaluation. The plasticity of the structural members was simulated by using nonlinear fiber hinges. The moment, axial, and shear force interaction on the hinges was considered by the Modified Compression Field Theory. Moreover, an existing experimental study investigating the progressive collapse behavior of reinforced concrete structures was used to observe the validation of nonlinear fiber hinges and the applied analysis methodology. The study results deduce that a limited local collapse disproportionately more extensive than the initial failure was experienced on the buildings designed according to TSCB-2019. The mercantile structures designed according to current seismic codes require additional direct design considerations to improve their progressive collapse resistance against the risk of a sudden column loss.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제24권1호
• /
• pp.13-21
• /
• 2012

최근 건축구조물의 고층화 및 단면크기의 증대 때문에, 600MPa급 이상의 고강도 후판강재의 개발이 활발하다. 그러나 국내에서 연구되는 이러한 강재는 높은 설계기준강도와 높은 항복비로 인하여 사용이 제한적일 우려가 있다. 그래서 이 연구에서는 일본에서 개발된 저항복강 600MPa급 강재에 대한 기계적 성능을 기본으로 하여, 축력과 휨모멘트를 받는 beam-column의 단조재하실험결과를 이용하여, 연강처럼 건축물에 이용이 가능한지, 그 구조적 특성을 검증한다. 따라서, 이 연구에서는 현재 국내 시험생산된 유사 고강도 강재의 실용적 연구의 기초자료를 제공하고자 한다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.27-36
• /
• 2010

횡하중을 받는 RC 기둥의 전단강도는 기둥의 변위연성도가 증가함에 따라 감소하는 것으로 알려져 있다. 연성도의 증가에 따른 전단강도의 감소율은 초기전단강도에 따라 크게 좌우되므로 이를 합리적으로 예측하기 위해서는 초기전단강도의 평가가 매우 중요하다. 기둥의 전단거동은 단면모양, 형상비, 축력, 축방향철근비, 연성도 등 다양한 요인에 의하여 영향을 받아 복잡하다. 본 연구에서는 형상비, 단면의 중공비, 축방향철근비, 중공 및 중실단면을 변수로 하는 시험체를 제작하여 실험적 연구를 수행하여 전단거동특성을 살펴보았다. 또한, 축방향철근이 전단강도에 미치는 영향을 분석하여 형상비와 축력을 고려한 기존의 초기전단평가식을 보완하였으며, 그 타당성을 검증하였다.