제작된 철근콘크리트 기둥 및 강보 합성골조구조의 붕괴 극한하중에 관한 연구

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13604(2022) 이 기사 인용

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본 연구에서는 조립식 철근콘크리트 기둥-강철보 복합골조구조의 붕괴 극한하중을 연구하였다. 연구 과정에서 실험 모델의 보-기둥 접합부로는 “새로운 RCS 보-기둥 접합”이 사용되었습니다. 또한, 하프스케일로 제작된 RCS 스페이스 프레임 구조(2층, 1×2베이)를 다양한 하중 수준에서 사이드 컬럼 하단에서 2회에 걸쳐 순간파괴 실험을 실시하였고, 2A 컬럼은 견인력에 의해 빠르게 인출되었다. 차량의 힘. 실험 결과는 파괴 기둥을 해체하는 방법이 점진적인 붕괴 조건에 대해 비교적 정확한 반응을 제공함을 보여주었습니다. 나머지 RCS 구조는 다양한 부하 수준 테스트에서 탄성 단계에 있는 것으로 나타났습니다. 또한 변위시간이력곡선은 첫 번째 실험에서 진동현상이 나타나지 않았다. 시험결과가 수치해석 결과와 유사한지 검증하기 위해 SAP2000 유한요소 프로그램을 이용하였고, 추가적으로 탐색한 결과 붕괴 극한하중 값은 구조물 설계하중 값의 10.25배인 것으로 나타났다.

조립식 철근콘크리트(RC) 기둥-강철(S)보 복합골조구조는 RCS 복합구조로 약칭하며, 건축물에 프리캐스트 철골보와 철근콘크리트 기둥, 합성바닥슬래브를 이용하여 조립식으로 제작한 골조구조를 말한다. 대지. 이 새로운 복합구조의 콘크리트 기둥은 철골기둥에 비해 내압축성, 강성, 내구성, 내화성이 우수합니다. 또한, 강철을 절약하고 구조물의 안정성을 향상시킵니다. 또한, 철근콘크리트보에 비하여 철골보는 휨성능이 좋고, 가볍고, 시공이 편리하며, 구성요소단면의 크기를 줄이고, 유효사용공간을 늘린다1. 따라서 조립식 RCS 복합 프레임 구조는 건축 산업화의 발전 추세에 부합하는 선도적인 구조 시스템 중 하나이며 광범위한 개발 전망을 가지고 있습니다.

예상치 못한 사고로 인해 건물구조물의 부분파손은 구성요소의 연쇄파괴를 초래하여 구조물의 대부분 또는 구조물 전체의 붕괴로 이어진다. 이를 점진적인 붕괴라고 합니다. 건물 구조물이 붕괴되면 심각한 인명 피해와 막대한 경제적 손실이 발생할 수밖에 없다. 또한, 조립식 RCS 합성골조 구조의 점진적인 붕괴 거동은 현장 타설 콘크리트 골조 구조나 철골 구조의 그것과 다르다. 따라서 조립식 RCS 복합골조구조물의 점진적인 붕괴저항 성능에 대한 연구가 필요하다.

Shiekh 및 Deierlein et al. (1989)은 RCS 중간층이 있는 17개의 접합 시편에 대해 반복 하중 조건에서 저주기 실험을 수행하고 접합 파손 모드, 강도, 강성 및 접합 성능에 대한 구조적 조치의 영향을 연구했습니다. 연구를 바탕으로 접합 전단강도를 구하는 분석식을 개발하였다2,3. Kanno와 Deierlein(1993)은 반복 하중 조건에서 저주기 실험을 수행하고 다양한 파손 메커니즘 하에서 시편의 변형, 베어링 및 에너지 소산 동안의 용량 차이를 연구했습니다4,5. Parra-Montesinos와 Weight(2000)는 반복 하중 조건에서 RCS 합성골조의 중간층 가장자리 접합부의 내진 성능을 연구했습니다6. Liang과 Parra-Montesinos(2004)는 이력 거동, 층간 이동 및 접합 변형을 연구하기 위해 낮은 반복 하중 조건에서 4개의 RCS 공간 접합에 대한 실험을 수행했습니다7. Chou et al. (2010)은 일련의 “기둥 통과형” RCS 복합 골조 구조(실규모, 단층, 2베이) 내진 성능 실험을 수행하고 연결 형태의 타당성을 검증했습니다. 또한, 그들은 다양한 하중 모드에서 지진 반응을 연구했습니다8. Azaret al. (2013)은 RCS 복합 프레임 구조의 전반적인 거동에 대한 노드의 영향을 시뮬레이션하기 위해 비선형 정적 해석을 위한 Open Sees를 사용했습니다9. 결과는 RCS 조인트가 전체 프레임의 측면 지지력을 증가시킬 수 있음을 보여주었습니다. 또한 철근콘크리트보 대신에 철골보를 사용함으로써 전체적인 성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다.