고강도 강재(HSB800)를 사용한 콘크리트충전 각형강관기둥의 국내 기준 적용성 평가

Abstract

본 논문은 신 개발된 강재인 HSB800강의 CFT 기둥시스템에 사용하기 위해 적용성을 평가하기 위한 연구이다. 현재 국내 기준인 KBC 2009의 강구조 파트에는 HSB800강재와 같은 800MPa급 강재에 대한 항복강도 및 판폭두께비에 대한 규정은 없는 상태이며, 각국의 주요 합성구조 설계식에서도 600MPa급 강재를 대상으로 하여 CFT합성기둥의 설계식을 제안하고 있다. 따라서 본 논문에서는 고강도 강재인 HSB800강을 적용한 CFT 단주의 중심압축 실험을 수행하여 재료합성에 따른 강도 및 연성 증진 효과를 파악하고 KBC 2009, AISC-LRFD 1999, AISC-LRFD 2005, Euro Code 4, AIJ 2001 설계식을 통해 산출한 CFT 단주의 공칭압축강도와 실험을 통해 측정한 CFT 압축강도를 비교하여 코드 적용성을 평가하였다. 또한, CFT 내부 충전 콘크리트의 강재 항복 시 극한 변형률을 측정하여 코드상의 합성구조의 주요 설계 개념인 강재 선 항복 패턴을 유지하는지 규명하였다. 분석 결과, CFT 합성기둥에 고강도 콘크리트를 충전했을 때 고강도 콘크리트의 강도에 의한 변형률 증가분과 강관의 구속에 의한 변형률 증가분이 동시에 작용하여 변형률 상에서 강재의 항복시점보다 콘크리트의 압괴시점이 더 빨리 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, LUSAS를 이용한 해석적 연구를 수행하여 실험적 연구에서 반영하지 못한 판폭두께비의 영향을 분석하여 코드 상에서 제안하고 있는 CFT합성기둥의 판폭두께비 제한에 타당성을 규명하고 더 나아가 HSB800강재를 사용한 CFT기둥에 적합한 판폭두께비 제한식을 제안하였다.