Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Strength Prediction Model of Interior Flat-Plate Column Connections according to Design Parameters

설계변수에 따른 플랫플레이트-기둥 접합부의 강도산정모형

  • Lee, Do-Bum (Technology Research Institute, Daelim Industrial Co.) ;
  • Park, Hong-Gun (Dept. of Architectural Engineering, Seoul National University) ;
  • Lee, Li-Hyung (Dept. of Architectural Engineering, Hanyang University)
  • Published : 2006.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In the present study, a numerical analysis was performed for interior connections of continuous flat plate to analyze the effect of design parameters such as column section shape, gravity load and slab span on the behavioral characteristics of the connections. For the purpose, a computer program for nonlinear FE analysis was developed, and the validity was verified. Through the parametric study, the variations of shear stress distribution around the connection were investigated. According to the result of numerical analysis, as the length of the cross section of column in the direction of lateral load increases and gravity load increases, the effective area and the maximum shear strength providing the torsional resistance decrease considerably. And as the slab span loaded with relatively large gravity load increases, the negative moment around the connection increases and therefore the strength of connection against unbalanced moment decreases. By considering the effect of design parameters on the strength of the connections, the effective shear strength to calculate the torsional moment capacity of connection was proposed and the effectiveness of the proposed shear strength was verified.

기둥단면형상, 중력하중, 슬래브 경간길이와 같은 설계변수에 따른 플랫플레이트-기둥 접합부의 거동특성을 분석하기 위하여 기존의 강도모형을 검토하고 비선형유한요소해석을 실시하였다. 기존 강도 모형은 위험단면에서의 전단응력분포를 가정함에 있어서 다양한 설계변수의 영향을 고려하지 못하여 플랫플레이트-기둥 접합부의 강도를 정확하게 예측하지 못하였다. 비선형유한요소해석 결과, 하중가력방향과 평행한 기둥폭이 길어질수록 위험단면 측면에서 비틀림 전단을 받는 유효영역과 측면최대전단강도가 줄어들어 접합부의 강도가 큰 폭으로 감소한다. 중력하중은 접합부 위험단면에 부모멘트를 재하시키므로 측면의 최대전단응력을 감소시키며 접합부의 강도와 연성도를 줄어들게 한다. 중력하중이 재하되지 않은 경우, 경간길이가 길어질수록, 위험단면의 강성이 줄어들어 접합부의 강도와 연성도가 증가한다. 반면, 중력하중이 상대적으로 크게 재하된 경우, 경간길이가 짧을수록 접합부 강도가 증가하는데, 이는 동일한 크기의 전단력이 위험단면에 재하된다 하더라도 경간의 길이가 길어질수록 접합부 주변의 부모멘트로 인한 영향을 더 크게 받기 때문이다. 이와 같은 설계변수의 영향을 고려하여 접합부 강도를 산정하기 위하여 유효최대전단응력값을 제안하였으며 이 값을 사용하여 플랫플레이트-기둥 접합부의 강도를 산정할 경우, 기존 강도평가방법보다 정확한 예측이 가능함을 수치해석과의 비교를 통하여 검증하였다.

Keywords

References

  1. 한국콘크리트학회, '콘크리트구조 설계기준', 한국 콘크리트 학회, 2003
  2. ACI, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary ACI 318-02/318R-02, American Concrete Institute, Detroit, Mich., 2002
  3. CEB-FIP Model Code 1990, 'Structural Concrete Textbook on Behaviour', Design and Performance Updated Knowledge of the CEB-FIP Model Code 1990, Lausanne, 1993
  4. 이도범, 박홍근, 이리형, 'Wall Column을 적용한 플랫플 레이트 접합부 강도발현에 관한 연구', 콘크리트학회논문집, Vol.18, No.2, 2006, pp.257-266 https://doi.org/10.4334/JKCI.2006.18.2.257
  5. Luo, Y. H. and Durrani, A. J. 'Equivalent Beam Model for Flat-Slab Buildings-Part I : Interior Connections', ACI Structural Journal, Vol 92, No.1, 1995, pp.115-124
  6. 최경규, 박홍근, '불균등 휨모멘트를 받는 무량판-기둥 접합부의 강도산정모델', 콘크리트학회논문집, Vol.14, No. 6, 2002, pp.961-97
  7. 강수민, 김욱종, 이도범, 박홍근, 천영수, 이현호, '기둥 단변형상에 따른 플랫-플레이트 기둥 접합부 강도에 관한 수치해석연구', 한국콘크리트학회 학술발표회논문집, Vol.17, No.1, 2005. 5, pp.291-294
  8. Durrani, A. J., and Du, Y. 'Seismic Response of Slab-Column Connections in Existing Non-Ductile Flat-Plate building', Technical Report. NCEER-92-0010, National Center for Earthquake Engineering Research, SUNY, 1992
  9. Farhey, D. N., Adin, M. A., and Yankelevsky, D. Z., 'Flat Slab-Column Subassemblages under Lateral Loading', Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol.119, No.6, 1993, pp.1903-1916 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1993)119:6(1903)
  10. Islam, S., and Park, R., 'Tests on Slab-Column Connections with Shear and Unbalanced Flexure', Journal of Structural Engineering, ASCE, 1976, 102(ST3), pp.549-568
  11. Robertson, I. N., and Durrani, A. J. 'Seismic Response of Connections in Indeterminate Flat-Plate Subassemblies', Structural Research at Rice, Report. No. 41, Department of Civil Engineering, Rice University, Houston, 1990
  12. Hanson, N. M., and Hanson, J. M., 'Shear and Moment Transfer Between Concrete Slab and Column', Journal of Portland Cement Association, Research and Development Laboratories, Vol. 10, No.1, 1968, pp.2- 16
  13. Hawkins, N. M., Mitchell, D., and Sheu, M. S. 'Cycle Behavior of Six Reinforced Concrete Slab-Column Specimens Transferring Moment and Shear', Progress Report 1973-74 on NSF Project GI-38717, Department of Civil Engineering, University of Washington, Seattle, 1976
  14. Pan, A. D. and Moehle, J. P., 'An Experimental Study of Slab-Column Connections', ACI Structural Journal, Vol. 89, No.6, 1992, pp.626-638
  15. Morrison, D. G. and Sozen, M. A., 'Response of Reinforced Concrete Plate-Column Connections to Dynamic and Static Horizontal Loads', Civil Engineering Studies, Structural Research Series, No.490, University of Illinois, Urbana, 1981
  16. 최경규, '플랫플레이트-기둥 접합부에 대한 파괴기준과 성능기초설계법', 박사학위 논문, 2004
  17. Park, H. and Klingner, R. E., 'Nonlinear Analysis of RC Members Using Plasticity with Multiple Failure Criteria', Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol.123, No.5, 1997, pp.643-651 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1997)123:5(643)
  18. Ghali, A., Elmasri, M. Z., and Diler, W., 'Punching of Flat Plates under Static and Dynamic Horizontal Force', ACI Journal, October, 1976, pp.566-572
  19. Farhey, D. N., Yankelevsky, D. Z., and Adin, Moshe A., 'Resistance Mechanism Model for Reinforced Concrete Flat Slab-Column Frame Connections', ACI Structural Journal, Vol. 94, No.6, 1997, pp.653-662
  20. 이현호, 천영수, 김진수, 이도범, 김욱종, '사용한 플랫 플레이트 시스템의 이력거동', 한국콘크리트학회 학술발표회 논문집, Vol.17, No.1, 2005. 5, pp.56-58