DOI QR코드

DOI QR Code

콘크리트 충전 강교각의 내진 성능 평가

The Evaluation of Seismic Performance for Concrete-filled Steel Piers

  • 정지만 (서울대학교 지진 공학 연구센터) ;
  • 장승필 (서울대학교 지구환경시스템 공학부) ;
  • 인성빈 (서울대학교 지구환경시스템 공학부)
  • 발행 : 2002.10.01

초록

최근, 콘크리트 충전 강교각은 신속한 시공과 뛰어난 연성능력으로 인해 도심지에서 철근 콘크리트 교각의 대안이 되고 있다. 이러한 콘크리트 충전 강교각은 내진 설계에서도 훌륭한 성능을 발휘할 수 있으나 내진 설계의 가이드가 없어 내진 설계시 그 성능을 모두 반영하지 못하고 있는 상황이다. 이에 실제 적용을 위해 콘크리트 충전 강교각 실험으로부터 얻어진 실험치로부터 내진 설계에 지침이 될 수 있는 가이드를 제시하고자 한다. 콘크리트 충전 강교각과 일반 강교각의 연성 능력을 평가하기 위해 준 정적 반복 재하 실험을 수행하고, 지진 거동을 검증하기 위해 고베 지진을 입력 데이타로 한 유사 동적 실험을 수행한다. 콘크리트 충전 강교각은 일반 강교각에 비해 만족할 만한 연성도와 강도를 보이고, 동적 거동은 상대적으로 큰 이력감쇠를 증명한다. 실험으로 얻어진 데이터를 근거로 하여 콘크리트 충전 강교각의 내진 성능을 정량화 하고, 탄성응답 스펙트럼에 의한 지진응답 수정계수법과 유효 점성 감쇠를 이용한 성능 곡선 및 요구 스펙트럼에 의한 성능기초 설계법의 비교를 통하여, 콘크리트 충전 강교각과 일반 강교각의 내진 성능을 평가한다. 이러한 내진 성능 평가를 기초로 하여, 일반 강교각과 더불어 내진 설계에 적용할 수 있는 콘크리트 충전 강교각의 지진응답 수정계수를 제시한다.

A recent development, a concrete-filled steel(CFS) pier is an alternative to a reinforced concrete bridge pier in an urban area, because of its fast construction and excellent ductility against earthquakes. The capacity of CFS piers has not been used to a practical design, because there is no guide of a seismic design for CFS piers. Therefore, the guide of a seismic design value is derived from tests of CFS piers in order to apply it to a practical seismic design. Steel piers and concrete-filled steel piers are tested with constant axial load using quasi-static cyclic lateral load to check ductile capacity and using the real Kobe ground motion of pseudo-dynamic test to verify seismic performance. The results prove that CFS piers have more satisfactory ductility and strength than steel piers and relatively large hysteretic damping in dynamic behaviors. The seismic performance of steel and CFS piers is quantified on the basis of the test results. These results are evaluated through comparison of both the response modification factor method by elastic response spectrum and the performance-based design method by capacity spectrum and demand spectrum using effective viscous damping. The response modification factor of CFS piers is presented to apply in seismic design on a basis of this evaluation for a seismic performance.

참고문헌

  1. Kitada, T., “Ultimate strength and ductility of state-of-art concrete-filled steel bridge piers in Japan,” Engineering structures, No. 20, 1997, pp. 347-354.
  2. Nakanishi, K., Kitada, T., et al, “Experimental study on ultimate strength and ductility of concrete filled steel columns under strong earthquake,” Journal of Constructional Steel Research, No. 51, 1999, pp. 297-319.
  3. Usami, T. and Ge, H. B., “Cyclic behavior of thinwalled steel structures-Numerical analysis,” Thin-Walled Structures, No. 32, 1998, pp. 41-80.
  4. 권영봉외, “콘크리트 충전 합성 기둥의 거동에 관한 실험적 연구”, 대한토목학회, 2000, pp. 107-114.
  5. 건설교통부, 도로교 설계기준, 2000, pp. 474.
  6. AASHTO, Standard Specification for Highway Bridges, 16th Edition, 1996, pp. 14-65.
  7. Euro code 8, Design provisions for earthquake resistance of structures, DD-ENV 1998-2, 1996, pp. 102.
  8. ATC-40, “Seismic evaluation and retrofit of concrete building,” Engineering Structures, 1996, pp. 14-7.