구속효과를 고려한 각형단면 내부구속 중공 철근콘크리트 부재의 콘크리트 재료 비선형 모델 개발

Abstract

내부구속 중공 철근콘크리트(ICH RC Internally Confined Hollow Reinforced Concrete)구조는 중공 RC의 내부에 관을 삽입하는 구조로서, 삽입된 내부관과 외부의 횡철근에 의해 콘크리트가 3축 구속되어 합성단면의 강도를 증진시키는 구조이다. 이러한 구조는 우수한 성능으로 고교각 및 신형식 풍력타워, 해중터널의 본체구조로의 활용이 연구되어왔다. ICH RC의 우수한 성능으로 원형 단면 ICH RC 구조에 대한 연구가 진행되어왔으나, 활용성이 다양한 각형 단면 ICH RC 구조에 대한 연구는 아직 수행되지 않은 상태이다. 이에 본 연구에서는 각형단면 ICH RC 부재의 정확한 해석을 위하여 필요한 합리적인 콘크리트 재료 모델을 개발하고자 하였다. 선행연구에 의해 개발된 콘크리트 재료모델을 수정하여 ICH RC 부재에서의 콘크리트에 대한 응력-변형률 관계를 유도하였으며, ICH RC 부재에서의 자유물체도와 파괴조건에 따라 구속응력을 다시 정의함으로써 구속 콘크리트에 대한 응력-변형률 관계를 정의하였다. 개발된 콘크리트 재료 비선형 모델을 이전 연구에서 수행된 RC 기둥의 실험 결과와 비교하여 검증하고자 하였으며, 5 종류의 기둥 실험결과와의 최대강도 비교에서 모두 최대 7% 이내의 오차를 보였다. 이로써 각형 ICH RC 부재의 거동해석을 하는데 있어 개발된 콘크리트 재료비선형 모델을 적용하면 해석의 정확성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.조는 우수한 성능으로 고교각 및 신형식 풍력타워, 해중터널의 본체구조로의 활용이 연구되어왔다. ICH RC의 우수한 성능으로 원형 단면 ICH RC 구조에 대한 연구가 진행되어왔으나, 활용성이 다양한 각형 단면 ICH RC 구조에 대한 연구는 아직 수행되지 않은 상태이다. 이에 본 연구에서는 각형단면 ICH RC 부재의 정확한 해석을 위하여 필요한 합리적인 콘크리트 재료 모델을 개발하고자 하였다. 선행연구에 의해 개발된 콘크리트 재료모델을 수정하여 ICH RC 부재에서의 콘크리트에 대한 응력-변형률 관계를 유도하였으며, ICH RC 부재에서의 자유물체도와 파괴조건에 따라 구속응력을 다시 정의함으로써 구속 콘크리트에 대한 응력-변형률 관계를 정의하였다. 개발된 콘크리트 재료 비선형 모델을 이전 연구에서 수행된 RC 기둥의 실험 결과와 비교하여 검증하고자 하였으며, 5 종류의 기둥 실험결과와의 최대강도 비교에서 모두 최대 7% 이내의 오차를 보였다. 이로써 각형 ICH RC 부재의 거동해석을 하는데 있어 개발된 콘크리트 재료비선형 모델을 적용하면 해석의 정확성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.