집중소성모델을 활용한 중공 철근콘크리트 교량 기둥의 이력 거동 예측

Abstract

본 연구는 집중소성모델을 기반으로 중공 철근콘크리트 기둥의 비선형 이력거동을 모사하기 위해 모델 매개변수 예측식을 개발하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 중공 철근콘크리트 기둥에 대한 기존의 반복하중 실험연구를 바탕으로 기둥의 설계 매개변수와 실험 이력곡선을 수집하였다. 이후 실험 이력곡선을 적절히 모사할 수 있도록 모델 매개변수를 보정하고, 회귀분석을 통해 설계 매개변수와 모델 매개변수 간의 상관관계를 도출하여 모델 매개변수 예측식을 개발하였다. 개발된 예측식을 중공 철근콘크리트 기둥이 적용된 교량의 수치해석 모델에 적용하였고, 기둥의 설계 매개변수 변화에 따른 기둥의 손상한계에 대한 취약도 곡선을 도출하는 매개변수 연구를 수행하였다. 그 결과, 전단경간길이, 축방향 철근비, 단면 두께가 기둥의 지진 손상확률에 뚜렷한 영향을 미치는 변수임을 확인하였다.

This study develops predictive equations for model parameters to simulate the nonlinear hysteretic behavior of hollow reinforced concrete (RC) columns using a lumped plasticity model. The model parameters were calibrated against previously reported experimental results, and predictive equations were derived through regression analysis. The proposed equations exhibited better accuracy compared with an existing distributed plasticity model in terms of initial stiffness, maximum strength, and strength degradation. The proposed model was applied to numerical bridge models incorporating hollow RC columns, and a parametric study was conducted to evaluate seismic fragility curves under varying design parameters. The results indicated that shear span, longitudinal reinforcement ratio, and section thickness are critical parameters influencing the seismic vulnerability of hollow RC columns.