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탄소섬유쉬트로 보강한 고강도 콘크리트 충전강관(CFT) 기둥의 휨내력에 관한 연구
Flexural strength of high-strength concrete filled steel tube columns strengthened by carbon fiber sheets

박재우   (홍익대학교 건축학과UU0001569  ); 홍영균   (홍익대학교 건축학과UU0001569  ); 홍기섭   (홍익대학교 건축학과UU0001569  );
  • 초록

    CFT(Concrete Filled Steel Tube)기둥은 부재의 합성효과와 경제적인 측면 때문에 최근 고층건물 시공 시 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 연구문헌을 살펴보면 CFT 기둥은 강관의 항복이후 강관의 일정지점에 국부좌굴이 생기는 단점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예상 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 TR-CFT (Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트를 사용한 TR-CFT기둥의 실험을 수행하였으며 휨내력에 대한 해석을 수행한 결과 실험값과 해석값이 잘 일치하였다. 또한 기존의 ACI 318 설계법은 강관내부에서 발생하는 콘크리트에 대한 구속효과를 고려하지 않아 저평가가 되어있음을 알 수 있었다.


    The CFT (Concrete Filled Steel Tube) columns became popular in high rise building construction due to not only its composite effect but also economic advantage. However, it has been pointed out in various previous researches that the current practice in CFT columns may lead the steel tube to probable local buckling at critical sections of the columns right after yielding. To resolve such a problem, the TR-CFT (Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) column is proposed to control or at least delay the local buckling state at the critical section by wrapping the CFT columns with carbon fiber sheet. The validity of the proposed column system is validated through the present paper by observing the experimental performance and comparing it with the analytical prediction of the TR-CFT columns with hish strength concrete. It is also shown that the current design code provisions such as ACI-318, in which the contribution of concrete confining effect filled in steel tube is not appropriately accounted for, may contain too much conservatism.


  • 주제어

    합성기둥 .   구속효과 .   휨내력.  

  • 참고문헌 (13)

    1. Y. Xiao., W. He., K. K. Choi., "Confined Concrete-Filled Tubular Columns", Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 131, No. 3, 2005, pp. 488-497 
    2. J. B. Mander., M. J. N. Priestley., R. Park., "Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete", Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 114, No. 8, 1988, pp. 1804-1826 
    3. S. Popovics., "A Numerical Approach to the Complete Stress-Strain Curve for Concrete", Cement and Concrete Research, Vol. 3, No. 5, 1973, pp. 583-599 
    4. ACI Committee 318., "Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary," American Concrete Institute., pp.119-122 
    5. Y. C. Wang., J. I. Restrepo., "Investigation of Concentrically Loaded Reinforced Concrete Columns Confined with Glass Fiber-Reinforced Polymer Jackets," ACI Structural Journals, Vol. 98, No. 3, 2001, pp. 377-385 
    6. ANSI/ AISC 341-02, "Seismic Provisions for Structural Steel Buildings", pp. 40-41 
    7. S. J. Pantazopoulou., R. H. Mills., "Microstructural Aspects of the Mechanical Response of Plain Concrete," ACI Materials Journals, Vol. 92, No. 6, 1995, pp. 605-616 
    8. J. G. Macgregor., "Reinforced Concrete Mechanics and Design", Prentice Hall, INC., 1997, pp. 429-441 
    9. 최성모, 강석빈, 김대중, "저축력과 반복수평력을 받는 콘크리트충전 강관기둥의이력특성", 한국강구조학회논문집, 제 15권 2호, 2003, pp. 207-217 
    10. 박재우, 김진호, 홍영균, 홍기섭, "축력과 반복수평력을 받는 TR-CFT기둥에 관한 실험적 연구", 한국강구조학회 논문집, 제 19권 4호, 2007, pp. 403-412     
    11. M. R. Spoelstra., G. Monti., "FRP-Confined Concrete Model", Journal of Composites and Construction, ASCE, Vol. 3, No. 3, 1999, pp. 143-150 
    12. M. J. N. Priestley., F. Seible., G., M. Calvi., "Seismic Design and Retrofit of Bridges," John Wiley & Son, INC., 1992, pp. 377-385 
    13. J. G. Teng., J. F. Chen., S. T. Smith., L. Lam., "FRP Strengthened RC Structures", John Wiley & Son, INC., 2002, pp. 168-176 

 저자의 다른 논문

  • 홍영균 (9)

    1. 1994 "탄소섬유 sheet를 이용한 콘크리트 구조물의 보강" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 6 (4): 42~52    
    2. 1995 "콘크리트 구조물의 보수.보강기법-철근 콘크리트 보수.보강 재료 및 공법" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 7 (6): 5~13    
    3. 2000 "콘크리트 구조물 보강용 FRP 시스템의 재료 특성" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 12 (6): 63~69    
    4. 2008 "탄소섬유쉬트로 보강한 콘크리트 충전강관(CFT) 기둥의 휨내력식" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 12 (3): 29~36    
    5. 2009 "탄소섬유쉬트로 구속된 콘크리트충전 각형강관기둥의 단조압축실험" 韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction 21 (3): 311~320    
    6. 2009 "탄소섬유쉬트로 구속된 콘크리트충전 원형강관기둥의 단조압축실험" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 13 (5): 61~71    
    7. 2010 "초고층 주거건물의 동적특성을 고려한 동조액체감쇠기(TLD) 적용을 위한 해석적 연구" 大韓建築學會論文集 : Journal of the architectural institute of Korea : Structure & construction / 構造系 26 (6): 19~27    
    8. 2011 "탄소섬유쉬트로 보강된 원형CFT기둥의 압축거동과 ACI 440 code를 응용한 압축내력예측식 제안" 복합신소재구조학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures 2 (1): 23~29    
  • 홍기섭 (11)

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