철근콘크리트 구조물의 비선형 거동을 고려한 비탄성 설계 스펙트럼의 결정

Abstract

이 논문에서는 모멘트-곡률(moment curvature) 관계를 토대로 철근 콘크리트(RC structure) 구조물의 비탄성 설계 스펙트럼 결정에 관한 연구를 수행하였다. 기존의 연구 결과는 비탄성 거동(nonlinear behavior)의 간편한 고려를 위해 철근 콘크리트 구조물이 탄소성(elastic-perfectly plastic) 또는 바이리니어(bi-linear) 거동을 한다는 가정을 토대로 비탄성 설계 스펙트럼을 구성하였다. 그러나 실제 철근콘크리트 구조물이 지진과 같은 반복하중(seismic load)을 받을 경우 콘크리트의 균열 등 재료의 비탄성 거동에 의해 강성저하 현상(Stiffness degrading)이 발생될 뿐만 아니라 전단 거동이 지배적인 부재나 축력이 작용하는 부재의 경우 반복 하중에 대한 모멘트-곡률 관계는 원점을 향해 좁혀지는 핀칭 현상이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 강성저하와 핀칭 현상(Pinching effect)이 잘 반영된 모멘트-곡률 관계를 토대로 비탄성 설계 스펙트럼(nonlinear design spectrum)을 구성하여, 기존의 탄소성 또는 바이리니어 모델을 토대로 구성된 비탄성 설계 스펙트럼과의 비교를 통해 그 적합성을 검증하였다. 한편, 다양한 지진 유형에 대해 일반적인 설계 스펙트럼을 얻기 위해서 각기 다른 형태의 지진 가속도 분포를 갖는 6개의 지진을 토대로 구성된 인공지진(artificial earthquake)을 입력지진으로 해석을 수행하였다.