보-기둥 접합부의 방폭성능에 관한 해석적 연구

Abstract

폭발사고나 테러 등이 증가함에 따라 구조물 방폭성능의 요구가 증가되고 있다. 국내에서도 폭발사고 등에 대비하기 위한 방폭구조물의 수요가 증가할 것이며, 이를 위해서는 다양한 측면의 관련 연구가 수행되어야 할 것이다. 본 연구에서는 철근상세가 보-기둥 접합부의 방폭성능에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 표준 시험체는 보-기둥 설계매뉴얼을 바탕으로 정하중에 대해 설계되었으며 이 외에 철근상세에 따른 영향을 분석하기 위해 휨, 전단, Diagonal철근 등이 보강된 시험체와 비교하였다. 접합부의 방폭성능을 평가하기 위해 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA에 의한 해석적 연구가 수행되었다. 해석결과는 시험체의 파괴형상, 변형, 지점회전각 그리고 철근의 응력을 포함하고 있다. 추가적인 휨철근이 보강된 시험체의 방폭성능을 표준 시험체와 비교하여 큰 차이를 보이지 않았으나, Diagonal철근이 보강된 시험체는 보 영역에서 발생하는 소성힌지영역을 이동시켜 접합부의 안전성을 확보하는 등 방폭성능을 향상시켰다. 따라서 동일한 철근비에서 휨철근보다 Diagonal철근이 폭발하중에 더 효율적으로 저항하는 것을 확인하였다. 이에 더하여 전단철근이 배근된 시험체는 우수한 방폭성능을 보였으며, 이를 통해 폭발하중을 받는 콘크리트 구조에서 휨 성능과 함께 전단성능 역시 중요한 고려사항임을 확인할 수 있었다. As the increase of explosive accidents and terrorism, demands of blast-resistant capacity in structures would be increased to prevent those situation. Therefore, various studies on blast-resistant structures should be performed. In this study, behavior of beam-column connections is investigated. Base specimen was designed according to the design criterion of beam-column connections. To determine the effects of reinforcement details, flexure, shear and diagonal bar were considered as variables. LS-DYNA, nonlinear finite element program, is selected to the numerical analysis of specimens. The analysis results included failure shape of specimens, deflection, support rotation and stress of reinforcements. In conclusion, specimen which was reinforced with additional flexure bars did not show significant differences as contrasted with base specimen. The diagonal reinforcements are more effective to resist the blast loads than additional flexure reinforcements because safety of connection was enhanced due to the transfer of plastic hinge region in case of reinforcing diagonal bars. In the specimen which is reinforced with additional shear bars, outstanding behavior was observed. In the structures subjected to blast loads, therefore, it is should be considered to not only flexural performance but also shear forces.