고인성 섬유복합체의 적용 높이는 휨모멘트가 집중되는 휨 위험단면 구간보다 큰 높 이구간으로 유효깊이(Effective depth),,의 2.0배로 설정하였으며, 기둥의 소성힌지 (Plastic hinge)부분에 적용하도록 하여 경제적으로 이용하였다.
대상 기둥부재에 대한 내진성능설계를 위하여, Newmark and Hall(1982)51)이 제안한 설계스펙트럼의 최대지반가속도(Peak Ground Acceleration, PGA)값이 0.3g인 경우, 다 음 [표 5-2]와 같이 목표 변위 33mm에 대한 성능을 만족하기 위한 단자유도 기둥 부재 의 직접변위기반설계법에 의한 내진성능설계예제를 수행하였다.
Peak Ground Acceleration (PGA) 0.5g Target displacement [mm] 33.0 [표 5-2] 단자유도 기둥 부재의 목표성능
1. N-H Design spectrum [PGA=0.5g]
Acceleration spectrum
2. N-H Design spectrum [PGA=0.5g]
Displacement spectrum (a) RC Column
1. N-H Design spectrum [PGA=0.5g]
Acceleration spectrum
2. N-H Design spectrum [PGA=0.5g]
Displacement spectrum (b) HPFRC Column
[그림 5-2] Newmark and Hall 설계스펙트럼
RC Column HPFRC Column
Peak Ground Acceleration, PGA 0.5g 0.5g
Yield displacement, [mm] 8.7 8.3 Target displacement, [mm] 33.2 33.8
Design ductility, 3.90 4.07 Equivalent period, [sec] 0.265 0.254 Initial elastic stiffness, [kN/mm] 1.202 1.392 Secant stiffness, sec [kN/mm] 3.127 3.473 Required yield strength, [kN] 102.5 115.5 Required Max. strength, [kN] 103.8 117.4 [표 5-3] 직접변위기반설계법을 이용한 단자유도 기둥부재의 내진성능설계
기둥부재의 내진성능설계를 위하여 직접변위기반설계법의 절차에 따라, 일반 콘크리 트 및 고인성 섬유복합체 적용 철근콘크리트 단자유도 기둥부재의 내진성능설계를 수 행하였으며, 내진성능설계 된 단자유도 기둥부재들에 대한 상세는 [그림 5-3] 및 [표 5-4]와 같다.
내진성능설계 된 일반 철근콘크리트 기둥부재는 고인성 섬유복합체를 적용 철근콘크 리트 기둥부재와 비교했을 시, 동일한 목표변위성능을 위해 일반 철근콘크리트 기둥부 재는 주철근 D19를 8개를 적용, 고인성 섬유복합체 적용 철근콘크리트 기둥은 주철근 D16를 8개 적용하였으며 전단철근의 간격은 동일하게 설계 되어졌다. 대상부재에 요구 되어지는 항복강도 및 최대강도는 고인성 섬유복합체 적용 기둥부재가 일반 철근콘크 리트 기둥부재보다 더 높은 강도를 요구하며 이를 만족한다. 이러한 결과를 통해 고인 성 섬유복합체 적용 기둥부재는 일반 철근콘크리트 기둥부재와 동등한 성능을 발휘하 기 위해 철근량 절감효과가 나타나는 것으로 보여 진다.
기둥부재들에 대하여, 앞 장에서 제시한 비선형 Push-over 해석을 수행하였으며 이에 따른 결과는 [그림 5-4]에서와 같다.
(c) HPFRC Column [A section]
(a) RC Column [PGA=0.3g]
(b) HPFRC Column [PGA=0.3]
(d) HPFRC Column [A section]
[그림 5-3] 내진성능설계 된 단자유도 기둥부제 상세
Specimens PVA Fiber Volume
fraction Rebar stirrup
RC Column - 8-D19 D10@150
HPFRC Column 1.5 8-D16 D10@150 [표 5-4] 내진성능설계 된 대상 단자유도 기둥부재 상세-1
1. 힘-변위 관계 2. 모멘트-곡률 관계 (a) RC Column
1. 힘-변위 관계 2. 모멘트-곡률 관계
(b) HPFRC Column
[그림 5-4] 내진성능설계 된 단자유도 기둥부재 비선형 Push-over 해석 결과
Yield disp.
[mm]
Yield force [kN]
RC Column 8.7 102.5
HPFRC Column 8.3 115.5
[표 5-5] 내진성능설계 된 단자유도 기둥부재 비선형 Push-over 해석 결과
제2절 단자유도 기둥부재의 내진성능평가 예제
일반 콘크리트 및 고인성 섬유복합체를 적용한 철근콘크리트 단자유도 기둥부재를 대상으로 내진성능평가대한 예제를 제시하였다.
내진성능평가 시, 단자유도 구조부재에 대한 비선형 Push-over 해석은 앞장에서 제 시한 방법을 이용하도록 하였다. 지반조건에 따른 설계응답스펙트럼은 FEMA-356(2000)보고서18)를 이용하였다. 주어진 최대지반가속도를 고려하여 대상 단자 유도 기둥부재에 역량스펙트럼법(Capacity Spectrum Mehtod, CSM), 직접변위기반설계 법(Direct Displacement Based Design, DDBD) 및 변위계수법(Displacement Coefficient Method, DCM)을 이용하여 내진성능평가를 하도록 한다.
직접변위기반설계법을 이용한 내진성능평가를 할 때에는 FEMA-356(2000)보고서에 따 른 설계응답스펙트럼 뿐만 아니라 Newmark and Hall(1982)51)에 의해 제안된 설계응답 스펙트럼에 대해서도 내진성능평가를 하고자한다.