한계상태 설계법에 의한 합성교각의 설계사례연구 = (A) Study on the Design Case of Composite Column by Limit State Design

국문 초록 (Abstract)

교각의 형태는 크게 강교각, 콘크리트 교각, 및 합성형식의 교각으로 나뉘어질 수 있다. 강교각의 경우 비용면에서는 콘크리트 교각에 비해 상대적으로 고가이나 강성 및 연성도가 우수하며 교각 자체의 무게가 가볍고, 건설기간이 짧다는 장점이 있다. 콘크리트 교각은 경제성은 뛰어나지만 교각 자중이 많이 나가고, 시공 속도가 느린 단점이 있다. 반면 합성교각의 한 형태인 콘크리트 충전형 합성교각의 경우 합성효과로 인해 단면이 작아지고, 외측강판이 콘크리트의 영구거푸집 역할을 해주어 시공속도가 빠르고 그 강도와 연성도 특성이 강교각이나 콘크리트 교각보다 월등히 우수하다. 이에 따라 뛰어난 내진성, 제한된 공간 및 건설기간이 요구되는 도심내의 교각과 같은 곳에 강합성 교각을 적용하기 위한 연구가 일본을 중심으로 진행되고 있다.
또한, 한계상태 설계법은 기존의 허용응력 설계법보다 일보 진전된 설계방법으로 한계상태, 다중 하중저항계수와 저항계수, 신뢰성에 대한 절대적 확률적 결정을 명확히 고려하고 있으며, 이러한 계수화 형식은 허용응력 설계법에서 저항(항복응력)을 안전계수로 나누기만 했던 것과는 다른 것으로 소성설계법에서 하중에 일반 하중계수를 곱하는 것과도 다른 것이다.
본 논문에서는 현재까지 축적된 연구결과를 기초로 하여 한계상태 설계법에 의해설계된 콘크리트 충전형 합성교각의 사례를 통하여 연구하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The types of piers can be classified into steel piers, concrete piers and concrete-filled steel piers. In steel case of steel piers, there are some advantages related to strength and ductility, weight and short construction period in spite of high costs when compared to RC piers. RC piers have economic benefit, but they are heavy and the rate of construction is slow. On the other hand, in the case concrete-filled steel piers, the smaller cross section can be used due to a composite effect. As a result, the rate of construction is fast because outside steel plates play a role in permanent concrete form. The quality of strength and ductility is excellent. Therefore, concrete-filled steel pters research has been conducted mainly in Japan, where its application is practical in highly populated urban regions.
Limit State Design is more advanced then Allowable stress Design in existence. It is certainly consider probabitity decision to limit state, multy load resisting factor, resisting factor and reliability. Factor form is differently devided in resisting by safety factor in Allowable stress design. Plastic design method is different from that the general load factor multiple load.
This paper focuses on the design of composite column by Limit State Design from the basis of accumulated results.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅱ
• 그림목차 = ⅳ
• 표목차 = ⅴ
• (국문초록) = ⅵ
• 1. 서론 = 1
• 가. 연구 배경 및 목적 = 1
• 나. 연구내용 = 2
• 2. 합성교각의 기본적 이론 = 3
• 가. 콘크리트 합성교각의 특성 = 3
• 1) 합성교각의 종류 = 3
• 2) 합성교각의 특징 및 장점 = 3
• 나. 콘크리트 합성교각 설계의 기본사항 = 4
• 1) 콘크리트 = 4
• 2) 강재 = 7
• 3) 단기 허용응력도 = 12
• 4) 반복응력 = 12
• 다. 하중 및 하중조합 = 12
• 1) 일반사항 = 12
• 2) 고정하중 = 13
• 3) 활하중 = 14
• 4) 충격하중 = 14
• 5) 콘크리트 타설시의 측압(C_(p)) = 14
• 6) 충전콘크리트의 크리프에 대한 영향 = 16
• 7) 충전 콘크리트의 건조수축의 영향 = 17
• 라. 구조해석 = 17
• 1) 일반사항 = 17
• 2) 안전성의 확보 = 18
• 3. 한계상태에 관한 검토 = 19
• 가. 극한한계상태에 관한 검토 = 19
• 1) 일반사항 = 19
• 2) 휨모멘트 및 축방향력에 대한 안전성의 검토 = 20
• 3) 전단력에 대한 안전성의 검토 = 25
• 4) 비틀림에 대한 안전성의 검토 = 26
• 나. 사용한계상태에 관한 검토 = 27
• 1) 응력의 검토 = 27
• 2) 내구성에 관한 검토 = 28
• 3) 변위 변형에 관한 검토 = 28
• 다. 피로한계상태에 관한 검토 = 29
• 4. T-형 콘크리트 합성교각의 설계 = 30
• 가. 충전형 합성교각의 설계조건 = 30
• 나. 충전형 함성교각의 설계방침 = 31
• 1) 설계단면 = 31
• 2) 설계개요 = 32
• 다. 구조해석 모델 = 33
• 1) 모델링 방침 = 33
• 2) 절점의 좌표 = 33
• 3) 단면 상수의 가정 = 35
• 라. 작용하중 및 하중조합 = 36
• 1) 기본 하중 = 36
• 2) 하중조합 및 할증계수 = 45
• 마. 단면력의 해석 = 47
• 1) 단면력 결과 = 47
• 2) 최대단면력의 해석결과의 예 = 47
• 3) 해석결과의 검토 = 47
• 바. 부재의 설계 = 49
• 1) 유효폭 산정 = 49
• 2) 유효 좌굴길이 산정 = 51
• 3) 보부재의 설계 = 52
• 4) 기둥부재의 설계 = 59
• 5. 결론 = 66
• 참고문헌 = 68
• (Abstract) = 69