축하중이 작용하는 RC 경계보-벽체 시스템의 해석적 평가
Finite Element Analysis of the Reinforced Concrete Boundary-Beam–Wall System Subjected to Axial Load
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초록
현재 우리나라에서 설계 및 시공되는 대부분의 철근콘크리트 벽식구조 공동주택은 상부벽체-하부골조 시스템으로 구성되어 있으며 서로 다른 상하부 구조시스템의 결합을 위해 전이보를 이용한다. 상부의 하중을 하부의 기둥 부재에 효율적으로 전달하기 위해 전이보가 큰 강성을 지녀야 하고 이로 인해 부재의 춤이 커져 많은 물량의 투입되고 전반적인 경제성이 떨어지게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 기둥을 벽체요소로 대체하고 일반적인 콘크리트 전이보에 비해 규모가 작은 경계보를 수평 구조요소로 활용한 새로운 경계보-벽체 시스템을 제안한다. 제안된 시스템의 축하중에 대한 성능 평가를 위해 3차원 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 주요 설계변수로 상하부벽체 길이비, 경계보 부재의 전단보강근 간격, 하부벽체로 연속되는 상부벽체 수직근의 꺾임 비율, 슬래브 길이를 설정하고 제안된 시스템의 성능에 얼마나 기여하는지 분석하였다.
Abstract
In Korea, one of the most used structural systems for residential apartment buildings is the combination of the reinforced concrete (RC) wall and rahmen structures in the upper and lower floors, respectively. To alleviate the significant difference between the stiffnesses of these two structural systems, large transfer girders are generally required in the transition zone of the structure, which then results in the use of large amounts of construction materials and low economic feasibility. This paper proposes a new RC boundary-beam–wall system that can minimize the disadvantages of the RC transfer girder system. The structural performance of the proposed system subjected to axial loading was evaluated via rigorous three-dimensional nonlinear finite element analysis. Four parameters, namely the ratio of lower wall to upper wall lengths, distance between stirrups, main bar slope ratio, and slab length, were considered in the finite element analysis, and their effects on the maximum axial load were analyzed and discussed.
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