In seismic design, hollow section concrete columns offer advantages by reducing the weight and seismic mass compared to concrete section RC bridge columns. However, the flexure-shear behavior and spirals strain of hollow section concrete columns are not well-understood. Octagonal RC bridge columns of a small-scale model were tested under cyclic lateral load with constant axial load. The volumetric ratio of the transverse spiral hoop of all specimens is 0.00206. The test results showed that the structural performance of the hollow specimen, such as the initial crack pattern, initial stiffness, and diagonal crack pattern, was comparable to that of the solid specimen. However, the lateral strength and ultimate displacement of the hollow specimen noticeably decreased after the drift ratio of 3%. The columns showed flexure-shear failure at the final stage. Analytical and experimental investigations are presented in this study to understand a correlation confinement steel ratio with neutral axis and a correlation between the strain of spirals and the shear resistance capacity of steel in hollow and solid section concrete columns. Furthermore, shear strength components (Vc, Vs., Vp) and concrete stress were investigated.

This study investigates the performance of hollow precast segmental bridge columns with reinforcement details for material quantity reduction. The proposed triangular reinforcement details are economically feasible and rational, and facilitate shorter construction periods. The precast segmental bridge columns provides an alternative to current cast-in-place systems. We tested a model of hollow precast segmental bridge columns under a constant axial load and a quasi-static, cyclically reversed horizontal load. We used a computer program, Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology (RCAHEST), for analysis of reinforced concrete structures. The used numerical method gives a realistic prediction of performance throughout the loading cycles for hollow precast segmental bridge column specimens investigated. As a result, proposed reinforcement details for material quantity reduction was equal to existing reinforcement details in terms of required performance.

이 연구에서는 물량저감 철근상세를 갖는 중공 철근콘크리트 교각 시스템의 전용 설계프로그램과 소성설계 적용 결과를 제시하였다. 개발된 물량저감 철근상세는 경제성과 합리성을 갖으며 공사기간의 단축을 가져올 수 있다. 물량저감 중공 철근콘크리트 교각의 적용을 통해 경제성 평가를 수행하였다. 평가 결과 개발상세가 기존상세에 비해 구조적 합리성, 시공성, 그리고 경제성 등이 우수함을 확인하였다.

The purpose of this study is to investigate the seismic performance of hollow RC bridge columns with reinforcement details for material quantity reduction. The proposed reinforcement details provide economy, are rational and shorthen the construction periods. The accuracy and objectivity of the assessment process can be enhanced by using a sophisticated nonlinear finite element analysis program. Solution of the equations of motion is obtained by numerical integration using Hilber-Hughes-Taylor (HHT) algorithm. The adopted numerical method gives a realistic prediction of seismic performance throughout the input ground motions for several test specimens investigated. As a result, the proposed reinforcement details for material quantity reduction develop equal performance to that required for existing reinforcement details.

The plastic hinge region of RC pier ensures its nonlinear behavior during strong earthquake events. It is assumed that the piers secure sufficient strength and ductility in order to prevent the collapse of the bridge during strong earthquake. However, the presence of a lap-splice of longitudinal bars in the plastic hinge region may lead to the occurrence of early bond failure in the lap-splice zone and result in significant loss of the seismic performance. The current regulations for seismic performance evaluation limit the ultimate strain and displacement ductility considering the eventual presence of lap-splice, but do not consider the lap-splice length. In this study, seismic performance test and analysis are performed according to the cross-sectional size and the lap-splice length in the case of longitudinal bars with lap-splice located in the plastic hinge region of existing RC bridge columns with circular cross-section. The seismic behavioral characteristics of the piers are also analyzed. Based upon the results, this paper presents a more reasonable seismic performance evaluation method considering the lap-splice length and the cross-sectional size of the column.

It is known that seismic performance of existing bridges having insufficient lateral confinements and lap-splices of longitudinal reinforcements at the base of column decreases dramatically. In this study, small-scaled model tests have been performed to confirm the seismic behaviors of RC bridge piers with various lap-splice lengths. The 8 test models have circular section with diameters of 0.65 m, 0.8 m, 1.0 m, and lap-splice lengths of B-class or C-class. The test results show that the failure modes of models are not depending on the lap-splice length itself but depend on the ratio of lap-splice length to diameter, and that the displacement ductility is also affected by this ratio.

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.

이 연구의 목적은 결합원형띠철근을 갖는 철근콘크리트 교각의 내진성능을 파악하는데 있다. 3개의 인터락킹 교각 실험체에 일정 축하중 하에서 횡방향 반복하중을 가하는 준정적 실험을 수행하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 사용된 해석기법은 조사된 실험체에 대하여 하중단계에 따라 성능을 비교적 정확하게 예측하였다. 실험적, 해석적 결과로부터 결합원형띠철근을 갖는 철근콘크리트 교각의 설계와 시공 실무를 향상하기 위한 상세를 제시하였다.

이 연구는 중공 프리스트레스트 콘크리트 교각의 P-M 상관도에 대한 매개변수 분석을 수행한 결과를 제시하고 있다. 다수의 매개변수 중에 콘크리트 압축강도, PS 강재량, 유효프리스트레스, D_s/D_o, 그리고 D_i/D_o를 선택하여 P-M 상관도에 미치는 영향을 중점적으로 다루었다. 준정적 실험을 통해서 중공 프리스트레스트 콘크리트 교각 실험체의 강도와 연성도를 평가하였다. 실험 및 해석결과와 각 코드를 기준으로 비교한 P-M상관도의 결과는 서로 다른 차이를 나타내었으며 AASHTO-LRFD는 근접한 값을 보여주었다. 무차 원화한 P-M 상관도를 중공 프리스트레스트 콘크리트 교각의 저항능력을 예측하기 위하여 제시하였다.

이 연구에서는 열화된 철근콘크리트 교각의 성능평가를 위한 비선형 유한요소해석 기법을 제시하였다. 사용된 프로그램은 이러한 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 열화된 철근콘크리트 교각의 거동을 예측하기 위해서 진보된 열화재료모델을 개발하였다. 이 연구에서는 열화된 철근콘크리트 교각의 성능을 파악하기 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

기존의 해상교량 기둥의 외부보강에 따른 연구들은 현재까지 주로 중앙점 재하에 따른 성능을 평가하였다. 하지만, 장대교량의 기둥은 정확한 중심축을 기준으로 축하중을 받는 경우와 편심으로 인한 큰 모멘트가 동시에 작용하는 경우가 많이 발생한다. 이 연구에서는 해상장대교량의 고강도 철근콘크리트 기둥의 하중재하 위치와 2가지의 보강 재료인 탄소섬유 및 고성능 유리섬유를 각각 보강하여 그 효과를 분석하였다. 실험에 사용된 12개의 기둥 실험체는 모두 같은 크기로 제작 및 실험을 하였다. 그 중 6개 실험체의 횡보강 철끈은 띠철근으로 배근하였으며, 그 외 6개의 실험체는 나선철근으로 매끈하였다. 그리고 각각 3겹의 탄소섬유 및 고성능 유리섬유를 적용하여 감싸기 방법으로 보강하였다. 실험변수는 하중재하 위치에 따른 철근의 보강행태 및 보강재료가 고려되었다. 실험결과, 편심축에 따른 하중재하 기둥부재는 중심축 하중재하에 비해 최대 파괴하중이 감소하였지만 고성능 유리섬유를 보강한 기둥부재는 축하중 및 편심하중에서 탄소섬유를 보강한 경우보다 내력과 연성이 우수하였다.

이 연구의 목적은 중공 프리캐스트 세그먼트 PSC 교각의 성능을 파악하는데 있다. 제안된 중공 프리캐스트 교각 시스템은 현장에서의 작업을 줄이고 공사기간의 단축을 가져올 수 있다. 공사기간의 단축은 교통차단이나 교통우회가 필요한 공사의 안전성과 경제성에 직결된다. 2개의 중공 프리캐스트 세그먼트 PSC 교각 실험체에 일정 축하중 하에서 횡방향 반복하중을 가하는 준정적 실험을 수행하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 제안된 해석기법은 조사된 실험체에 대하여 하중단계에 따라 성능을 비교적 정확하게 예측하였다.

이 연구는 지진하중을 받는 프리캐스트 세그먼트 PSC 교각의 지진거동을 파악하는데 그 목적이 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST(Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology)이다. 사용된 부착 또는 비부착 텐던요소는 유한요소법에 근거하며 프리스트레스트 콘크리트 부재의 콘크리트와 텐던의 상호작용을 구현할 수 있다. 그리고 수정된 접합요소는 세그먼트 접합부의 비탄성거동을 예측할 수 있다. 동적 평형방정식의 해는 HHT(Hilber-Hughes-Taylor) 법에 의한 수치적분으로 구하였다. 제안된 해석기법은 수치예제에 대하여 입력지진파에 따른 지진거동을 비교적 정확하게 예측하였다.

이 연구의 목적은 P-delta 영향을 고려한 프리캐스트 세그먼트 PSC교각의 성능을 파악하는데 있다. 개발된 프리캐스트 세그먼트 PSC교각 실험체에 일정 축하중 하에서 횡방향 반복하중을 가하는 준정적 실험을 수행하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 비교적 큰 압축하중과 함께 지진하중과 같이 큰 규모의 횡하중으로 인한 대변위 문제를 고려할 수 있도록 Total Lagrangian 정식화 기법을 사용하였다. 이 연구에서는 반복하중을 받는 프리캐스트 세그먼트 PSC교각의 실험적, 해석적 결과를 제시하였다.

이 연구의 목적은 진동대 실험을 통한 철근콘크리트 교각의 지진거동을 파악하는데 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 동적 평형방정식의 해는 HHT 법에 의한 수치적분으로 구하였다. 이 연구에서는 진동대 실험을 통한 철근콘트리트 교각의 지진거동을 파악하기 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

성능보장설계는 교각이 완전한 소성회전성능을 발휘할 때까지 다른 구조요소들과 교각 자체가 취성파괴 되지 않도록 설계하여 교량 전체 시스템의 연성파괴를 보장하기 위한 것으로서, 현행 도로교설계기준에는 명시적으로 규정되어 있지 않으나 대부분의 외국 교량내진설계기준에 채택되어 있다. 성능보장설계에서는 철근콘크리트 교각의 휨 초과강도를 구하고 이를 변환한 전단력을 교각, 기초, 말뚝에 작용하는 횡하중 설계전단력으로 결정하여 교각의 전단설계, 기초설계, 말뚝설계를 수행하도록 규정한다. 이 때 교각의 최대 소성모멘트를 결정하는 방법은 설계기준별로 각기 다른데, 이는 각 국의 재료 시공환경이 다르기 때문이다. 본 연구에서는 국내에서 사용하는 철근의 인장강도 측정치 3,407개와 콘크리트 압축강도 측정치 5,405개의 분석을 통하여 재료 초과강도계수를 제안하였고, 이를 적용하여 휨 초과강도를 결정하는 방법을 제시하였으며, 1,500개의 교각단면에 대한 모멘트-곡률 해석을 수행한 후 통계분석을 통하여 우리나라 실정에 적합한 초과강도계수를 제안하였다.

이 연구의 목적은 변동 축하중을 받는 중공 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동을 파악하는데 있다. 변동 축하중은 연성도, 강도, 강성, 에너지 소산 등에 큰 영향을 미친다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이 연구에서는 변동 축하중을 받는 중공 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

이 연구의 목적은 비선형 유한요소해석을 이용하여 철근콘크리트 교각의 내진성능을 평가하는데 있다. 정확하고 올바른 성능평가를 위하여 신뢰성 있는 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 손상지수는 지진하중하의 철근콘크리트 교각의 손상을 수치적으로 정량화하는 방법으로서 제안되었다. 이 연구에서는 철근콘트리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자들의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

이 연구의 목적은 고강도 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동을 파악하는데 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 PCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산 균열모델을 사용하였다. 횡방향 구속철근으로 구속된 고강도 콘크리트의 강도 증가 효과를 고려하였다. 이 연구에서는 고강도 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.