Abstract
The structural provisions of rectangular CFT (concrete-filled tubular) columns in the 2005/2010 AISC Specification, ACI 318-08, and EC4 were comparatively analyzed as a preliminary study for establishing the unified standards for composite structures. The provisions analyzed included those related to the nominal strength, the effect of confinement, plate slenderness, effective flexural stiffness, and the material strength limitations. Small or large difference can be found among the provisions of AISC, ACI, and EC4. Generally, the 2010 AISC Specification provides the revised provisions which reflect up-to-date test results and tries to minimize the conflict with the ACI provisions. For example, the 2010 AISC Specification introduced a more finely divided plate slenderness limits for CFT columns. In seismic applications, the plate slenderness limits required for highly and moderately ductile CFT columns were separately defined. However, the upper cap limitations on material strengths in both the AISC and EC4 provisions are too restrictive and need to be relaxed considering the high-strength material test database currently available. This study found that no provisions reviewed in this paper provide a generally satisfactory method for predicting the P-M interaction strength of CFT columns under various material combinations. It is also emphasized that a practical constitutive model, which can reasonably reflect the stress-strain characteristics of confined concrete of rectangular CFT columns, is urgently needed for a reliable prediction of the P-M interaction strength.
본 연구에서는 향후 기준집필 및 연구방향 제시를 위한 선행연구로써, 2005/2010 AISC, ACI 318-08과 EC4 내 각형 CFT 기둥 설계조항 간의 부재강도 산정포맷, 단면구조성능, 구속효과. 재료강도 상한 및 강재비, 판-폭 두께비 제한 등을 간략히 요약하고 비교분석하였다. 전반적으로 2010 AISC는 ACI 기준과의 충돌 완화를 위해 변형률적합법을 도입하는 등 최신 실험 및 연구 결과들을 반영하여 개정하였으며 CFT 기둥에서 세장비를 더욱 세분화하거나 내진 판-폭 두께비를 고연성과 중간연성 부재로 구분하는 등, 타 기준에 비해 발전된 형태의 방안을 제시하고 있다. 하지만 AISC와 EC4에서의 재료강도 상한치는 너무나 제한적이기때문에 현재 사용 가능한 고강도 재료실험 데이터베이스를 고려하여 완화할 필요가 있다. 본 연구를 통해 AISC, ACI, EC4에서 제시하는 각형 CFT 기둥의 P-M 조합강도 산정식은 다양한 설계조건에 대해 만족스러운 강도예측을 하지 못함을 확인하였다. 따라서 각형 CFT 기둥의 신뢰도 높은 P-M 조합강도 산정을 위하여 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계를 합리적으로 반영할 수 있는 실용적인 구성 방정식이 개발되어야 한다.