구형단면 내부구속 중공 철근콘크리트 부재 내의 콘크리트 재료 비선형 모델 개발

Abstract

As a trend of enlargement and high rise structures continues, there is an increasing need for new structures of high strength and high efficiency. An internally confined hollow reinforced concrete which has bigger strength was suggested as one of the new structure types to enhance supporting structures. However, it has been studied only for a circular cross section and a rectangular cross section has not been considered yet. In this study, nonlinear concrete model was developed for analyzing an internally confined hollow reinforced concrete column having rectangular cross section more accurately. Free body diagrams of rectangular cross section were used and stress-strain relations of the confined concrete were defined following 3 different failure modes. The developed concrete model was verified by comparing with references, and analyzing concrete behavior by parameters such as a thickness of the inner tube and a strength of the concrete. The result of comparison with the references showed averaged error 3% for strength of confined concrete, and changes of concrete stress by parameters were confirmed.

최근 기존 구조물의 대형화 및 고층화 추세가 계속되면서 고강도, 고효율의 새로운 구조형식의 필요성이 증가하고 있다. 그에 따라 원형 단면의 내부구속 중공 철근콘크리트 구조가 제안되었으며, 아직까지 구형단면에 대한 연구는 진행되지 않았다. 이에 본 연구에서는 보다 합리적인 구형단면 내부구속 중공 철근콘크리트 기둥의 해석을 위해 구형단면에 대한 콘크리트 재료 비선형 모델을 개발하였다. 구형단면 내부구속 중공 철근콘크리트 부재 단면의 자유물체도를 통해 3가지 파괴모드에 따른 구속 콘크리트의 응력-변형률관계를 도출하였으며, 이전의 실험결과와의 비교 및 매개변수를 통한 구속 콘크리트의 거동 분석을 통하여 개발모델을 검증하였다. 실험결과와의 비교에서는 오차 평균 3%를 보였으며, 매개변수에 따른 구속 콘크리트의 응력변화를 확인하였다.