이 연구의 목적은 중공원형 철근콘크리트 교각의 횡방향철근에 따른 지진거동을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진 설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 있다. 3개의 중공원형 교각 실험체에 일정 축하중 하에서 횡방향 반복하중을 가하는 준정적실험을 수행하였다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 이용된 해석기법은조사된 실험체에 대하여 하중단계에 따라 내진성능을 비교적 정확하게 예측하였다. 실험적, 해석적 결과로부터 중공원형 철근콘크리트교각의 설계와 시공 실무를 향상하기 위한 내진상세를 제시하였다.

현재까지 축적된 많은 연구결과와 설계기준을 바탕으로 일반적인 중실단면을 갖는 철근콘크리트 교각의 경우 큰 어려움 없이 내진설계가 수행되고 있지만, 중공원형 철근 콘크리트 교각의 경우 실험 및 해석상의 어려움으로 인하여 국내 외적으로 심부구속철근 상세에 대한 명확한 설계기준과 함께 이에 대한 합리적인 구속 모델 및 내진 성능평가 방안 등은 아직까지 미비한 실정이다. 본 연구에서는 주요 설계변수에 따른 중공원형 철근콘크리트 교각의 내진거동 특성을 파악하고, 이를 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 통한 결과와의 비교 분석을 바탕으로 보다 경제적이고 합리적인 설계방안 마련을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

본 연구는 충진교각의 시공시 발생되는 수화열에 따른 문제점을 보완하고 중장지간 교량의 시공성을 위하여 이용되는 중공 철근콘크리트 기둥의 내진성능 평가에 관한 Quasi-static 실험이다 사용된 실험변수는 축하중 내진설계유무에 따른 띠철근 간격, 변위 제어 하중형태 등을 채택하였다 RC기둥시험체는 수원에 위치한 하갈교의 교각을 1/3.4 의 축소모델로 하여 등단면 중공단면형태의 내진설계된 시험체와 내진설계되지 않은 시험체를 각각 4개, 2개 유리섬유로 보강된 시험체 1개, 총 7개를 제작하였으며 소성힌지 구간에서의 띠철근의 간격은 1.8cm 및 2.3cm 이었다 실험변수에 따른 내진 및 비내진 시험체의 내진성ㄴㅇ 검토를 위하여 하중-변위 이력특성 연성능력 강도감소, 강성감소, 에너지흡수능력 등가점성계수등을 실험적으로 분석.조사하였다 중공단면 콘크리트 교각의 내진성능은 같은 단면적의 충진원형단면과 내진성능이 유사한 것으로 평가되었으며 비내진설계로 시공된 교각도 어느 정도의 연성능력을 확보하고 있는 것으로 조사되었다 그러나 추가의 실험변수에 따른 충분한 실험연구가 요구된다

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복 하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구 간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단 계별 균열거동, 하중-변위 이력곡선, 에너지 소산 능력, 등가점성감쇠비, 잔류변형, 유효강성 등 내진성능의 정량적 수치와 경향을 제공하기 위 한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 실험결과들을 공칭강도, 비선형 모멘트-곡률 해석 결과, AASHTO LRFD 및 도로교설계기준(한계상태설계법)과 같은 기준들과 비교하였다.

형상비(M/VD, shear span-depth ratio)가 4.5인 축소모형의 원형기둥 실험체 3개를 제작하였다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 은 원형이고 중공단면으로 제작되었다. 철근콘크리트 기둥 실험체의 단면 지름은 400 mm, 중공 지름은 200 mm이다. 일정한 축력 하에서 반복 하중을 가력하는 준정적 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구 간에서 0.302~0.604%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 45.9~91.8%에 해당하며, 이는 내진 설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단 계별 균열, 철근의 항복, 파단 등 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 교각의 파괴거동, 강도저감거동, 변위연성도에 대해 중점적으로 기술하였다.

원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥은 중공 철근 콘크리트 기둥의 내부에 튜브를 보강하여 코어 콘크리트를 3축 구속 상태를 만들어 주어 강도, 강성, 연성도를 향상 시킨 매우 성능이 우수한 기둥이다. 본 기둥을 교량의 하부구조에 적용하기 위해서는 횡방향 철근량 및 종방향 철근량의 기준을 제시하는 것이 필요하다. 교각에서는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡방향 철근을 배근하여 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡방향 철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상 시킨다. 철근 콘크리트 기둥의 심부 구속 횡방향 철근량을 산정하는 방법은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일하다. 이 설계식을 원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥에 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 새로운 방법이 적용되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 현행 기준을 적용하였을 때를 분석하였고 이때에 연성도에 영향을 미치는 인자를 도출한 후 이를 이용하여 합리적인 수정식을 제안하였다.