3. 사각형 단면 ICH RC 기둥의 비선형 해석모델
3.4 매개변수를 통한 사각형 ICH RC 기둥의 거동분석
3.4.3 정사각-원형 중공 단면 ICH RC 기둥
각 부재별 횡력-횡변위 해석결과는 콘크리트강도와 내부강관의 두께를 각각 25MPa, 3mm로 선정한 케이스의 결과이며, 직사각 단면 ICH RC 기둥의 결과에서와는 다르게 내부강관의 횡력이 종철근의 횡력보다 작게 나타났다. 이는 내부강관의 면적이 직사각 단면에서보다 정사각 단면이 좁기 때문에 나타난 것으로 사료된다. 세부 부재별 결과를 살펴보면, 앞선 결과에서와 마찬가지로 변위가 증가함에 따라 콘크리트부의 횡력이 감소 하고 특히, 커버 콘크리트의 경우에는 구속효과가 없기 때문에 횡력이 가파르게 감소하 면서 전체 횡력에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
66 구속효과를 고려한 사각형 ICH RC 부재의 비선형 모델개발
3.25와 그림 3.26에 나타내었다. 정사각-정사각 중공 단면 ICH RC 기둥의 경우와 마찬 가지로 위 표 2.4에 나타낸 콘크리트 강도 20MPa, 25MPa, 30MPa 이외에 콘크리트의 강도가 20MPa인 경우에 대하여 콘크리트의 구속응력이 발생하지 않는 케이스에 대한 결과를 추가하여 콘크리트 구속응력 유무에 따른 결과를 비교하였다. 콘크리트의 강도를 변화하는 케이스들의 내부강관 두께는 3mm로 설정하였으며, 내부강관의 두께를 변화하 는 케이스들의 콘크리트강도는 25MPa을 사용하였다. 초기축력은 없는 것으로 가정하였 다.
[그림 3.25] 콘크리트 강도변화에 따른 축력-모멘트 해석결과 (정사각-원형
중공 단면)
[그림 3.26] 내부강관 두께변화에 따른 축력-모멘트 해석결과 (정사각-원형
중공 단면)
앞선 두 경우와 동일하게 콘크리트의 구속효과가 발생하는 경우 축력과 모멘트에 대한 저항능력이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한 콘크리트의 강도가 증가함에 따라 최대 축력과 최대 휨 모멘트가 증가하는 것으로 나타났다. 내부강관의 두께를 변화하는 경우 에는 강관의 두께가 증가함에 따라 역시 최대축력과 휨 모멘트에 대한 정사각-원형 중 공 단면 ICH RC 기둥의 저항능력이 증가하는 것으로 나타났다. 정사각-정사각 중공 단 면 ICH RC 기둥의 결과와는 거의 차이를 보이지 않았다.
(2) 횡력-횡변위 해석
매개변수에 따른 정사각-원형 중공 단면 ICH RC 기둥의 횡력-횡변위 해석결과를 그림 3.27과 그림 3.28에 나타내었다.
[그림 3.27] 콘크리트 강도변화에 따른 횡력-횡변위 해석결과 (정사각-원형
중공 단면)
[그림 3.28] 내부강관 두께변화에 따른 횡력-횡변위 해석결과 (정사각-원형
중공 단면)
콘크리트 강도변화에 따른 횡력-횡변위 해석결과에서 위의 경우와 마찬가지로 콘크리트 의 구속효과가 발생하는 경우 최대 횡력이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한 콘크리 트의 강도가 증가함에 따라 횡력이 증가하는 것으로 나타났다. 내부강관의 두께를 변화 하는 경우에도 강관의 두께가 증가함에 따라 최대 횡력이 증가하는 것으로 나타났으며, 내부강관의 항복파괴와 좌굴 파괴가 일어나지 않기 위한 최소 두께는 각각 1.68mm와 1.47mm로 계산되었다. 그림 3.28에서 확인할 수 있듯이 내부강관의 두께가 1mm인 경 우의 결과를 살펴보면, 내부강관의 파괴시점 이후 콘크리트 구속효과가 발생하지 않기 때문에 기둥의 횡력이 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 그림 3.29에는 정사각-원 형 중공 단면 ICH RC 기둥의 각 부재별 횡력-횡변위를 나타내었다.
[그림 3.29] 각 부재별 횡력-횡변위 해석결과 (정사각-원형 중공 단면)
68 구속효과를 고려한 사각형 ICH RC 부재의 비선형 모델개발
각 부재별 횡력-횡변위 해석결과는 콘크리트강도와 내부강관의 두께를 각각 25MPa, 3mm로 선정한 케이스의 결과이다. 정사각-정사각 중공 단면 ICH RC 기둥의 결과를 비교해보면, 전체 횡력은 거의 비슷한 결과를 나타내었다. 하지만 결과를 부재별로 살펴 보면 구속 콘크리트 면적이 더 넓게 분포되어있는 정사각-원형 단면 ICH RC 기둥의 구 속 콘크리트부 횡력이 더 높게 나타났으며, 반대로 내부강관부의 경우에는 그 면적이 더 작기 때문에 횡력이 상대적으로 더 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다.