SRC 기둥의 장기거동에 대한 보정모델식 개발

Abstract

콘크리트는 타설 후에 표면에서 수분의 증발이 일어나고 내부에서는 수분확산 현상이 발생한다. 특히 내부에서 발생하는 수분확산 현상은 콘크리트의 강도와 건조수축, 크리프와 같은 장기적 비탄성 변형에 막대한 영향을 끼친다. 콘크리트 기둥에 발생하는 비탄성 장기변형은 콘크리트 구조물의 안정성과 사용성에 심각한 문제를 초래한다. 기둥의 변형이 각각 다르게 나타난다면 일부 기둥에 응력이 집중되고 더 큰 변형을 일으킬 수 있기 때문이다. 따라서 기둥의 변형량을 정확히 예측하는 것이 매우 중요하고 콘크리트 구조물에 심각한 문제가 일어나는 것을 막을 수 있다. 초고층 건물에 사용되는 SRC(Steel Reinforced Concrete) 기둥의 변형은 일반적인 RC(Reinforced Concrete) 기둥의 변형과 다르게 나타난다. SRC 기둥 내부에는 철근이 있기 때문에 중심으로부터 확산되는 수분의 양이 RC 기둥과 다르기 때문이다. 따라서 SRC 기둥의 장기적 변형을 파악함으로써 초고층 건물의 구조적인 문제점을 방지할 수 있다. SRC 기둥 내부에 있는 철근이 콘크리트 중심으로부터 발생하는 수분확산을 방해하기 때문에 RC 기둥에 적용되는 일반적인 방법을 사용하게 되면 변형량이 과대평가되는 경향이 있다. 그래서 SRC 기둥에 적용할 수 있는 새로운 분석 방법이 필요하고 이 분석 방법을 통해 SRC 기둥의 변형량을 더 정확하게 예측할 수 있다. 이 연구에서는 일반적인 RC 기둥과 H-형강의 크기와 배치가 다른 세 가지의 SRC 기둥의 크리프를 측정함으로써 SRC 기둥에 적용할 수 있는 보정계수를 제시한다. H-형강이 들어간 A2 기둥 공시체와 플랜지의 길이가 웨브의 길이의 각각 50퍼센트, 75퍼센트가 되는 A4-6 기둥 공시체 및 A4-9 기둥 공시체를 제작하여 크리프를 측정하고 일반적으로 사용되는 ACI 209R-92, fib2010, B3 크리프 모델식을 이용하여 회귀분석을 통해 새로운 보정계수 $\alpha$, $\beta$ 를 구하였다. 분석 결과, 모든 모델식에서 보정계수 $\alpha$는 A4-9 공시체에서 가장 컸으며 A2 공시체와 A4-6 공시체에서는 비슷하였다. 보정계수 $\beta$는 이와 반대로 A4-9 공시체에서 가장 작았고 A2 공시체와 A4-6 공시체에서 비슷하였다. 세 가지 모델식을 비교하였을 때, fib2010 모델식에서 $\alpha$의 변화폭이 가장 컸고 B3 모델식에서 $\beta$의 변화폭이 가장 작았다. $\beta$의 변화는 ACI 209R-92 모델식에서 가장 컸으나 차이가 크지 않았다.