SC구조의 벽체 거동에 관한 연구
A Study on the Structural Behavior of Steel Plate-Concrete Wall System
초록/요약
본 논문은 SC구조 벽체의 거동에 대해 실험적 연구와 해석적 연구를 통하여 거동 특성을 조사하였다. 전단스팬비, 플랜지 강판두께, 시험체 높이, 개구부 유무를 주된 변수로 하여 SC구조 벽체의 거동을 파악하고 평가식의 적정성을 조사하고자 하였다. 총 4개의 시험체를 제작하여 실험을 실시하였고, Abaqus를 이용한 유한요소해석을 통해 SC벽체의 하중-변위 곡선 및 기타 변형을 분석하고 예측값, 실험값과 비교하였으며 그 결과를 토대로 예측값과 실험값의 적정성을 파악하고자 하였다. 이상의 연구 내용에 관한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 문헌을 조사하여 분석한 결과 SC구조와 관련된 설계기준은 국내에선 아직까지 정립되지 못한 실정이다. 1) 전체적인 시험체의 이력거동은 RC벽체의 이력거동과 매우 유사하게 나타났으며 전단변형에서 초기강성 및 균열점은 플렌지 강판두께 t의 증가에 따라 약간 증가하지만, 웨브단면의 성능이 지배적이기 때문에 현저한 차이는 없다. 그러나 휨변형에서의 강성은 플렌지 강판두께 t에 따라 현저한 차이를 보인다. 2) 평가식에서 제시된 SC구조 벽체의 예측값은 유한요소해석값과 비교적 유사하게 나타났지만 실제 실험값과는 다소 차이를 보인다. 이를 위해서 보다 많은 실험적 연구를 통한 검증이 필요하다. 3) 이상의 결과를 토대로 전단력과 휨모멘트를 받는 SC구조 벽체의 합리적인 설계식을 제시하기 위해서는 보다 많은 실험적 연구와 해석적 연구가 필요하다.
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1. 서론 = 1
1.1 연구 배경 및 목적 = 1
1.2 기존 연구의 동향 = 2
1.2.1 미국 = 2
1.2.2 일본 = 2
1.2.3 한국 = 3
1.3 연구의 내용 및 방법 = 4
1.3.1 문헌조사 = 4
1.3.2 실험적 연구 = 4
1.3.3 Abaqus를 이용한 해석적 연구 = 4
2. 이론적 배경 = 5
2.1 재료 특성 = 5
2.1.1 강재의 기계적 특성 = 5
2.1.2 SS400 강재의 기계적 특성 = 9
2.1.3 콘크리트의 기계적 특성 = 9
2.2 SC구조 건물/구축물의 구조형식 = 11
2.3 SC구조 내진벽의 복원력 특성 배경 = 13
2.3.1 Skeleton Curve = 13
2.3.1.1 전단변형(Q-γ관계) = 13
2.3.1.2 휨변형(M-Φ관계) = 19
2.3.2 이력특성 = 20
2.3.2.1 전단변형(Q-γ관계) = 20
2.3.2.2 휨변형(M-Φ관계) = 20
2.4 SC구조 내진벽의 복원력 특성 평가법 = 21
2.4.1 Skeleton Curve = 21
2.4.1.1 전단변형 = 21
2.4.1.2 휨변형 = 23
2.4.2 이력특성 = 25
2.4.2.1 전단변형 = 25
2.4.2.2 휨변형 = 26
2.4.3 개구의 평가 = 27
3. 실험적 연구 = 29
3.1 일반사항 = 29
3.2 시험체의 제작 = 32
3.2.1 강재의 특성 = 32
3.2.2 콘크리트의 특성 = 33
3.2.3 실험측정장치 계획 = 33
3.2.4 실험 방법 = 35
3.2.5 예상하중과 변위 = 36
3.3 실험 결과와 분석 = 38
4. 해석적 연구 = 46
4.1 Abaqus를 이용한 유한요소 해석의 일반사항 = 46
4.2 Abaqus 모델링 = 46
4.2.1 모델링 계획 = 46
4.2.2 요소망 생성 = 48
4.2.3 경계 조건 = 49
4.2.4 하중 부여 = 49
4.3 해석 결과 분석 = 50
4.3.1 일반사항 = 50
4.3.2 하중-변위 곡선 = 50
4.3.3 전단과 휨의 영향 = 53
4.3.4 강판 주응력도 = 57
4.3.5 개구부 위치에 따른 저감율 = 59
5. 결론 = 65
6. 참고 문헌 = 66
