강합성 원형기둥의 구속효과를 고려한 거동특성 및 강도평가

Title
강합성 원형기둥의 구속효과를 고려한 거동특성 및 강도평가
Authors
박국동
Keywords
강합성원형기둥의구속효과를고려한거동특성및강도평가
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
본 연구는 축방향 하중을 받는 강합성 원형기둥의 콘크리트 구속효과를 고려한 응력분포와 설계의 기초자료로 사용되는 설계강도를 평가하기 위하여 다음과 같은 연구를 수행하였다. 첫 번째로, 압축부재의 정확한 해석을 위하여 콘크리트의 구속효과와 비선형성이 고려된 재료특성이 필요하며, 해석결과와 실험결과와의 비교 분석을 통하여 기존의 구속효과를 고려한 재료특성을 수정하였다. 두 번째로, 수정된 응력-변형률 관계를 적용한 비선형 수치해석 프로그램을 작성하여 합성기둥에 대한 하중-변위 관계와 모멘트-곡률 관계, P-M 상관관계를 분석하였다. 원형단면을 갖는 CFT 압축부재와 CET 압축부재의 경우, 각각의 설계기준은 콘크리트의 구속효과를 충분히 반영하지 못하여 구속효과에 의한 강도상승효과를 과소평가하고 있음을 실험과 해석을 통하여 확인할 수 있었다. 세 번째로, CFT와 CET 합성기둥에 대한 단면특성과 재료특성에 따른 각각의 설계변수들이 강도와 연성에 미치는 영향을 평가하였다. CFT 압축부재의 경우, 직경-두께비의 증가는 강재비의 감소로 이어져 점점 구속효과가 줄어드는 경향을 확인하였고, 극한모멘트의 상승효과는 최대압축하중과 유효압축하중의 상승효과보다 크지 않은 것으로 나타났으며, 콘크리트 평균압축강도의 증가는 연성능력의 감소로 이어져 점점 구속효과가 줄어들며, 60MPa 이상의 고강도 콘크리트는 구속효과로 인한 강도상승효과는 거의 없음을 확인하였다. 또한 항복강도와 인장강도가 큰 강재의 사용은 구속효과에 따른 강도상승효과가 더 크게 발휘되는 것으로 나타났다. CET 압축부재의 경우, 피복의 증가로 인한 강도와 모멘트의 완만한 증가가 나타나며, 피복 콘크리트의 탈락이후 소성변형이 시작되는 유효압축하중은 내부 CFT 단면의 하중-변위 관계와 동일한 거동을 확인할 수 있었다.
Description
요 지 Abstract 제 1 장 서 론 1 1.1 연구배경 1 1.2 국내·외 연구현황 2 1.3 연구의 목적 및 필요성 4 제 2 장 축하중을 받는 콘크리트의 응력-변형률 관계 6 2.1 비구속상태에서의 압축응력-변형률 모델 6 2.1.1 CEB-FIP(1999) 설계기준 7 2.1.2 Thorenfeldt(1987) 제안식 8 2.1.3 Kent and Park(1971) 제안식 9 2.1.4 비구속상태에서의 콘크리트 압축응력-변형률 비교 10 2.2 구속상태에서의 압축응력-변형률 모델 12 2.2.1 Kent and Park(1982) 제안식 13 2.2.2 Mander(1988) 제안식 14 2.2.3 Hu and Torres(2005) 제안식 15 2.2.4 구속상태와 비구속상태에서의 콘크리트 압축응력-변형률 비교 17 2.3 콘크리트와 강재의 응력-변형률 관계 19 2.3.1 콘크리트의 인장응력-변형률 19 2.3.2 보강철근과 강재의 응력-변형률 21 제 3 장 강합성 압축부재의 모멘트-곡률 관계 23 3.1 CEB-FIP(1999) 설계기준 24 3.2 Fraver(1985) 제안식 27 3.3 수치해석에 의한 관계식 29 제 4 장 구속형태에 따른 압축응력-변형률 관계 31 4.1 구속효과를 고려한 압축응력-변형률 관계 31 4.1.1 RC(Reinforced Concrete) 기둥 31 4.1.2 CFT(Concrete Filled Steel Tube) 기둥 38 4.1.3 RC, CFT 기둥의 압축응력-변형률 관계 비교 44 4.2 합성기둥에 관한 정적재하실험 45 4.2.1 실험개요 45 4.2.2 실험결과 52 4.2.3 실험결과와 해석결과와의 비교 59 4.3 구속형태에 따른 응력-변형률 관계 제안식 62 4.3.1 구속상태 콘크리트의 수정 제안식 62 4.3.2 실험결과와 제안식과의 비교 65 제 5 장 CFT와 CET 합성기둥의 거동특성 71 5.1 CFT 기둥의 거동특성 71 5.1.1 실험결과와 해석결과와의 비교 71 5.1.2 단면특성에 따른 영향 75 5.1.3 재료특성에 따른 영향 78 5.2 CET 기둥의 거동특성 83 5.2.1 실험결과와 해석결과와의 비교 83 5.2.2 단면특성과 재료특성에 따른 영향 86 제 6 장 CFT와 CET 합성기둥의 축력-모멘트 상관관계 90 6.1 CFT 기둥의 P-M 상관관계 90 6.2 CET 기둥의 P-M 상관관계 94 제 7 장 결 론 107 참 고 문 헌 109
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22973
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College of Engineering(공과대학) > Civil Engineering (사회인프라공학) > Theses(사회인프라공학 석박사 학위논문)
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