1. 서 론
2. 소성해석 및 설계
3. CFT 기반 기둥의 특성
4. 해석 과정
4.1 단면 데이터베이스 구성
4.2 수치 해석 흐름도
5. 수치 해석
5.1 대칭형 2 bay-6 floor 프레임 구조물
5.2 대칭형 2 bay-15 floor 프레임 구조물
5.3 CFT와 RC의 부재력 및 횡변위 비교
6. 결 론
1. 서 론
도시화의 확장과 더불어 고층 건물의 증가에 따른 콘크리트 건축물의 건설이 계속해서 증가하고 있다. 이러한 고층 건물의 저항 능력이 수직 하중보다는 풍하중 및 지진하중과 같은 수평 하중의 영향을 더 많이 받게 된다. 이는 고층구조의 슬렌더한 형상과 더불어, 수평 하중이 수직 하중에 비해 구조물의 안정성에 더 큰 영향을 미치기 때문이다. 건물 구조의 붕괴에 미치는 수평 하중의 영향을 평가하기 위해 많은 실험 및 수치 연구가 수행되었고(Kevadkar and Kodag, 2013), 그 결과 구조물의 수평 강성을 향상시키기 위한 다양한 제안 및 설계 지침이 설계 코드에 반영되었다(Comartin et al., 2004).
특히, 강한 수평 하중의 적용으로 인해 발생하는 기둥 부재의 휨 모멘트의 큰 증가가 철근 콘크리트(RC) 기둥보다 더 큰 휨 강도를 가진 새로운 유형의 기둥을 채택할 필요성을 느끼게 하였고, 콘크리트 충전 강관(CFT) 기둥은 콘크리트 기둥의 외부 표면에 강관을 사용하여 많은 이점을 제공함으로써 건축 구조물에 널리 채택되었다(Hatzigeorgiou, 2008). 그에 따라 CFT 기둥의 성능 능력을 조사하기 위해 많은 실험 및 수치 연구가 수행되었으며(Kim and Kwak, 2024), 이러한 연구에서 얻은 결과는 설계 코드에 CFT 기둥 설계 규정으로 반영되었다(Muir and Duncan, 2011).
또한, CFT 기둥의 이점은 탄성 해석에 기반한 다른 설계 접근 방식보다 소성 설계 접근 방식을 채택함으로써 확장될 수 있다. 소성 해석은 부재력의 재분배를 허용하며, CFT 기둥은 부재력 재분배를 가능하게 하는 더 큰 연성을 가지기 때문이다. 현재 소성 해석을 허용하는 극한 상태 설계(LSD) 접근 방식이 많은 설계 코드에 널리 채택되어 소성 해석이 설계 절차에서 지배적이다(Lee and Ahn, 2003). 지진이나 풍하중과 같은 과도한 수평 하중은 일반적으로 프레임 구조에서 심각한 비탄성 거동을 일으키며, 이는 예측할 수 없는 구조적 응답을 초래할 수 있기에, 이러한 예측할 수 없는 구조적 응답을 제거하고 구조물 내에서 연속적인 소성 힌지의 발생을 처리하기 위해 소성 해석이 필요하다(Dell’Aglio et al., 2019).
이 연구는 이전 연구자들이 수행한 CFT 기둥의 수평 하중에 대한 우수한 저항력, 소성 해석의 적용, 소성 힌지 적용 방법에 관한 연구를 기반으로 수행되었다. 부재력의 지속적인 재분배를 위한 소성 해석을 채택한 후, 프레임 구조에서 CFT 기둥을 사용하는 효율성을 RC 기둥과 비교하여 검증했다. 세 가지 대표적인 RC 프레임 구조를 고려한 결과, 특히 큰 수평 하중을 받는 경우, 소성 해석을 채택한 CFT 기둥을 통해 가장 효과적인 설계를 예측할 수 있음을 보여준다.
2. 소성해석 및 설계
허용응력설계법(ASD)은 선형 탄성 해석을 기반으로 한 설계 개념으로 널리 사용되고 있지만, 최근 설계 코드에서 탄소성 여역에서의 파괴 상태를 설계의 기반으로 하는 극한강도설계법(USD) 사용이 허용됨에 따라 소성 설계 방법이 프레임 구조 설계에 널리 채택되고 있다(ACI Committee, 2008). 특히, 소성 설계 방법은 RC 구조물의 모든 구조 부재가 완전히 소성 상태에 도달할 수 있다는 전제하에 적용 가능하며, 각 부재는 전체 구조가 붕괴할 때까지 내부력의 연속적인 재분배를 개발할 수 있도록 독립적이고 충분한 연성을 확보해야 한다. 또한, 소성 설계 방법은 한계 상태 설계(LSD)의 기초를 제공하여 구조물의 소성 해석을 허용한다.
구조물에 실부하를 적용하면 중요한 단면에서 소성 변형이 발생하며, 이러한 단면에서의 모멘트와 힘은 선형 탄성 해석에서 얻어진 결과와 달라지고 재분배된다. 따라서 선형 탄성 해석은 중요한 단면에서 더 큰 부재력을 나타내며 보수적으로 부재를 설계하게 된다. 이러한 한계를 보완하기 위해 대부분의 설계 코드는 부재 단면이 연성이 충분하여 모멘트 재분배를 허용할 수 있는 경우, 선형 탄성 해석에서 얻어진 휨 모멘트를 분배할 수 있게 한다.
그럼에도 불구하고 대부분의 설계 코드에서 설명하는 이러한 모멘트 재분배는 선형 탄성 해석의 한계를 완전히 극복할 수 없으며, 다음과 같은 문제가 여전히 발생할 수 있다: (1) 모멘트 재분배에 대한 제한적 허용은 전체 구조 시스템에 걸친 재분배 효과를 반영하지 못하고, 고려 중인 보에만 국한되어 구조적 거동이 실제 비선형 거동에서 발생하는 소성 힌지의 순차적 발생과 다를 수 있다. (2) 설계 코드에 따라 일관성이 없는 규정은 과도한 안전 여유를 초래하여 보수적인 설계 결과를 초래할 수 있다. 이러한 한계를 극복하고 보다 진보된 설계 개념으로 나아가기 위해 소성 해석의 적용을 허용하는 한계 상태 설계가 도입되었다. 특히 파괴적인 지진이나 강풍과 같이 과도한 하중이 발생하여 심각한 비탄성 거동과 예측할 수 없는 반응을 동반하는 경우, 소성 해석은 RC 구조물의 정확한 구조적 반응을 예측하고 더 정확한 설계를 달성하는 데 필수적이다(Tazarv and Saiidi, 2016).
소성 설계는 구조 전체에서 내부 부재력의 완전한 재분배가 이루어진 후의 극한 상태에서의 부재력을 기반으로 하기 때문에 부재력에 대한 정확한 평가가 사전에 이루어져야 한다. 평균 변형을 기반으로 하는 유한요소해석은 이러한 과도한 소성 변형을 효과적으로 설명하는 데 한계가 있으며, 이를 고려하지 않으면 부재의 최종 저항 용량이 과대평가될 수 있다. 이러한 과도한 소성 변형을 고려하기 위해 두 가지 접근법이 구조물의 소성 해석에서 채택되었다(Mostoufinezhad and Farahbod, 2007). 첫 번째는 소성 힌지 길이를 고려하는 것이며, 이는 RC 구조물의 비선형 해석에서 널리 사용된다. RC 보와 기둥, CFT 기둥에 대한 다양한 소성 힌지 길이 관계도 도입되었다. 두 번째는 스프링 요소를 사용하는 방법으로, 이는 회전 변형이 급격히 증가하더라도 임계 영역의 단면 저항 능력이 유지된다는 사실에 기초한다. 이 접근법은 소성 힌지의 순차적인 전파를 추적하는 수치적 공식화의 편리성 덕분에 고려되었다(Shakir and Rogowsky, 2000).
임계 단면에서 소성 힌지가 발생하면 회전 변형의 연속성을 유지할 수 없으므로 강성 행렬을 수정해야 한다. 회전 자유도에 대한 이중 노드가 사용되고, 두 개의 인접한 회전 자유도는 Fig. 1과 같이 무차원 스프링 요소로 연결된다. 이중 노드를 정의하기 위한 요소 강성 행렬은 식 (1)로 표현할 수 있으며, 여기서 ∆M과 ∆θ는 각각 내부 모멘트의 증가분과 해당 회전 변형을 나타낸다. 또한, 스프링 상수 는 구조적 거동에 영향을 주지 않고 탄성 연결성을 유지하기 위해 항복 모멘트에 도달하기 전에는 의 매우 큰 값을 가지지만, 항복 모멘트 이후에는 0의 값으로 가정한다.
3. CFT 기반 기둥의 특성
콘크리트 충전 강관(CFT) 기둥은 건설 중뿐만 아니라 완공 후에도 많은 이점 때문에 교량 구조물의 교각과 건물 구조물의 기둥으로 널리 사용되었으며, RC 기둥의 일반적인 보강 방법으로도 고려되었다. 강재와 콘크리트가 모두 강도에 기여하지만, 외부 강관은 콘크리트를 부을 때 거푸집 역할을 하며, RC 기둥에서 철근이 하는 것과 유사한 방식으로 삼축 구속을 제공한다. 또한 외부 강관이 습기의 유출을 방지하여 크리프와 수축을 억제하기 때문에 CFT 기둥은 일반적으로 크리프와 수축에 의한 반응이 감소하는 경향이 있다. 이는 CFT 기둥의 설계에서 크리프와 수축 효과를 배제할 수 있다는 것을 의미하는 것이 아니라, CFT 기둥의 저항 용량을 정확하게 평가하기 위해 RC 기둥과는 다른 고려 사항이 추가되어야 한다는 것을 의미한다. 따라서 CFT 기둥의 장기 거동을 중점적으로 다룬 수많은 실험 및 수치 해석이 여전히 계속 수행되고 있다(Kwon et al., 2005).
외부 강관이 기둥에 큰 연성을 제공하기 때문에 연성에 대한 고려가 더욱 중요해졌으며, 저항 능력과 변위간의 관계는 부재 및 구조물의 연성을 측정하는 대표적인 방법이다. 여기서 정의된 연성 계수는 허용 최대 변형과 유효 항복 변위 시의 변형의 비율로 정의된다. 부재의 연성 계수는 층 연성 계수보다 상당히 높을 수 있으며, 재료 측면에서도 강재 부재가 콘크리트 부재보다 더 나은 연성을 가지고 있다. 또한 축력이 부재에 작용하면 부재의 연성은 명백히 감소하게 된다. 이러한 특성 하에서 내부 콘크리트 와 외부 강관으로 구성된 CFT 기둥은 RC 기둥보다 더 큰 연성 계수를 가질 것으로 예상된다. 나아가 단면 배치의 변화도 연성에 영향을 미치며, 기존 연구에서 언급된 바와 같이 원형 CFT 기둥은 다른 형태의 CFT 기둥보다 상대적으로 더 큰 연성 계수를 가지게 된다(Skalomenos et al., 2016).
설계 측면에서 CFT 기둥의 저항 용량은 RC 기둥과 마찬가지로 P-M 상관도(상호작용도)로 정의될 수 있다. CFT와 RC 기둥이 동일한 저항 용량을 가진다고 가정할 때, P-M 상관도 내의 면적으로 표현되는 CFT 기둥은 축력에 대한 저항력이 상대적으로 약하지만, 굽힘 모멘트에 대한 저항력은 강하게 나타난다. 이러한 CFT 기둥의 특성은 외부 강관이 기둥의 단면적을 상당히 줄이지만, 모멘트 저항 용량이 크게 증가하여 기둥의 연성을 증가시키기 때문으로 보인다. 이러한 특성으로 인해, 모멘트 재분배를 허용하는 소성 설계를 사용할 때 CFT 기둥의 사용이 더욱 적합하다(Bai et al., 2022).
CFT 기둥 설계에서는 AISC 설계 지침에서 두 가지 접근법(단순화된 소성 응력 분포 방법과 더 복잡한 변형률 적합성 방법) 중 변형률 적합성 방법으로 고려하였다. 이 방법은 네 개의 경계점을 연결하여 P-M 상관도를 구성하며, 그림 2에 나타나 있다. 순수 축하중에 해당하는 앵커 포인트(Fig. 2의 점 A)와 순수 굽힘 모멘트(Fig. 2의 점 C)를 평가한 후, 두 개의 추가 경계점을 평가한다. 먼저, 점 D는 축 압축을 포함하여 점 C와 동일한 휨 강도를 제공하는 소성 중립축 위치에 해당한다. 다음으로, 점 B는 점 D에서 결정된 축 압축의 절반에 해당한다. 반면에, RC 기둥의 P-M 상관도 구축은 세 개의 경계점을 결정하는 것을 기반으로 수행된다. CFT 기둥과 마찬가지로 점 A와 점 C라는 두 앵커 포인트를 결정한 후, 균형 상태에 해당하는 세 번째 점(Fig. 2의 점 B)을 최종적으로 계산한다(Hwang and Kwak, 2018).
4. 해석 과정
4.1 단면 데이터베이스 구성
구조 부재들에 대한 구조 해석은 소성 힌지 회전을 포함한 비선형 효과를 고려할 수 있는 적절한 수치 모델을 사용하여 수행된다. 설계 기준을 충족할 때까지 구조 해석을 반복하여 최종 설계에 도달하게 된다. 이론적으로는 무한한 수의 RC 단면이 결정될 수 있지만, 실제로는 실용적인 제한과 설계 코드 요구 사항을 고려하여 RC 단면을 선택한다. 본 논문에서는 각 설계 방법과 부재 간의 정확한 비교를 위해 RC 및 CFT 부재에 대한 탄성 및 소성 설계 단면 데이터베이스를 설정한다.
이전 연구에서 RC 부재에 대한 탄성 설계 단면 데이터베이스는 이러한 실용적인 제한과 적용 가능한 설계 코드 요구 사항을 고려하여 구축되었으며, 이 논문에서도 RC 보와 기둥의 탄성 설계에 동일한 데이터베이스를 사용한다(Kwak and Kim, 2008). 한편, 이 논문에서는 AISC 설계 코드에 기초하여 CFT 기둥에 대한 탄성 설계 단면 데이터베이스도 구축한다. 기존의 CFT 기둥 도면 조사를 통해 RC 보와 기둥과 마찬가지로 CFT 기둥 단면의 실용적인 제한을 결정할 수 있다. 여기서 사용된 D/t 범위는 30에서 150까지 10 단위로, 단면 지름 D는 30cm에서 80cm까지 5cm씩 증가한다. 이러한 실용적인 제한과 함께 설계 코드 요구 사항을 추가하여 최종적으로 구성된 CFT 단면은 156개에 달한다.
소성 설계를 위해서는 RC 및 CFT 기둥에 충분한 연성을 확보하기 위한 특정 설계 기준이 필요하다. RC 기둥의 경우 Eurocode 8을 기반으로 하며, 식 (2)와 같이 강재 비율에 대한 제약을 고려하여 62개의 단면이 데이터베이스를 구축했다. 한편, CFT 기둥은 강한 동적 하중 하에서 충분한 연성을 유지하기 위해 미국 지진 위험 감소 프로그램(National Earthquake Hazards Reduction Program, US)에서 도입된 식 (3)의 제약 조건을 만족하도록 구축했다. 이 논문에서는 5 단위의 간격으로 D/t 범위 20에서 50까지를 고려하고, 단면 지름 D는 20cm에서 60cm까지 5cm씩 증가한다. 이러한 실용적인 제한을 통해 최종적으로 구축된 CFT 단면은 63개이다.
4.2 수치 해석 흐름도
탄성 해석과 소성 해석이라는 두 가지 해석 방법이 설계 절차에서 Fig. 3과 같이 고려된다. 강도 설계를 기반으로 한 탄성 해석과 달리, 소성 해석은 구조 전체의 붕괴에 이르기까지 내부 부재력의 재분배를 허용하며, 이를 통해 해석과 설계가 반복적으로 수행된다. 부재의 힘이 최종 저항 능력에 도달하면 강성 행렬이 조정되어 해당 지점이 소성 힌지 거동을 할 수 있게 한다. 그런 다음 구조가 붕괴될 때까지 수렴할 때까지 재해석이 수행된다.
소성 힌지 생성과 강성 행렬의 변화를 기반으로, 부재의 최적 소성 단면을 구성하기 위한 수치 해석 과정은 탄성 영역의 단면 구성과 소성 영역의 단면 구성으로 진행된다. 구조의 형상과 하중이 결정된 후, 각 부재에 작용하는 축력과 모멘트가 강성 행렬에 기초한 수치 해석에 의해 결정되며, 이를 통해 탄성 최적 단면이 구성된다. 이렇게 구성된 탄성 단면을 로 설정하고, 이를 기반으로 최적 소성 단면 은 로 설정된다. 𝛼의 값은 1에서 시작하며, 이분법에 기반한 α 값이 설정된 후 구조가 붕괴되면 α 값이 증가하고, 붕괴되지 않으면 α 값이 감소한다. 마지막으로 수렴하는 α 값을 기반으로 를 얻어 최적 소성 단면 를 결정하며, 이는 구조의 붕괴를 저지하기 위한 최적 단면이 된다. 수치 해석 프로그램의 정확성과 효과성은 이전 연구에서 다른 연구자들의 수치 해석 결과와의 비교를 통해 검증되었다(Kim and Kwak, 2022).
5. 수치 해석
5.1 대칭형 2 bay-6 floor 프레임 구조물
소성 설계와 탄성 기반 설계의 특성을 비교하고 CFT 기둥 설계 시 제안된 소성 설계 접근법의 효과를 검증하기 위해 이전 연구에서 고려한 Fig. 4와 같은 대칭형 2 bay-6 floor 프레임 구조를 다시 고려한다. 이전 접근법이 탄성 해석에 기반했기 때문에 소성 해석의 도입은 최종 설계 결과에서 개선뿐만 아니라 추가적인 비용 절감도 기대된다. 첫 번째 평면 구조는 균일하게 분포된 수직 하중( = 3.5kN/m2)과 활하중( = 2.5kN/m2), 그리고 모든 층에 작용하는 측면 지진 하중을 기반으로 한 수평 하중을 받는 프레임 구조이다. 비록 구조 구성과 하중이 이전 연구와 동일하더라도, 보강재와 콘크리트의 재료 특성에서 약간의 변화가 발생하여 다른 결과가 나왔다. 그럼에도 불구하고, 탄성 설계와 소성 설계 간의 상대적 효과를 비교하는 것은 여전히 가능하다.
이 경우, 콘크리트의 가정 압축 강도와 철근의 항복 강도는 각각 = 30MPa와 = 400MPa이며, D19와 D22 철근 각각 보와 기둥에 사용된다. 특히, 설계 과정에서 실제 상황을 고려하여 일부 보와 기둥이 동일한 단면으로 설계되도록 제한되었으며, 이는 설계 부재력에 약간의 변화를 허용한다. 예를 들어, 매 3층의 기둥과 보가 동일한 단면으로 설계되지만, 내부 기둥과 외부 기둥, 왼쪽과 오른쪽 측의 부재들 간에는 차이가 있다. RC 보의 경우, 중앙과 끝 단면에서 사용된 보강재 수의 차이는 고려되지 않았다.
Fig. 5와 Fig. 6은 기둥의 최종상태에서 최대 부재력 분포를 나타내며, 다음과 같은 결과를 도출한다. (1) 상부 층에 위치한 기둥의 저항 용량은 풍하중이나 지진하중과 같은 수평 하중이 작용하여 축력이 아닌 휨 모멘트에 의해 결정되는데, 이로 인해 아이러니하게도 상부 층에 비교적 큰 기둥을 사용하게 되어 비합리적인 설계가 이루어진다. (2) 소성 설계는 RC 및 CFT 기둥의 두 기둥 유형 모두에서 탄성 설계에 비해 상대적으로 적은 양의 부재력을 생성한다. (3) 또한 CFT 기둥은 RC 기둥보다 적은 양의 부재력을 생성하므로 CFT 기둥을 소성 설계에 따라 고려할 경우 가장 효율적이고 경제적인 설계를 기대할 수 있다. (4) 특히 소성 설계를 사용하면 Fig. 5(f) 및 Fig. 6(f)에서 알 수 있듯이 그룹화된 기둥의 부재력 간 상대적 차이가 현저히 줄어든다.
5.2 대칭형 2 bay-15 floor 프레임 구조물
다음 평면 구조는 Fig. 4의 구조에 9개의 층을 추가하여 만든 대칭형 22 bay-15 floor 프레임 구조이다. 적용된 하중의 모든 설계 조건은 Fig. 7에서 볼 수 있듯이 보와 기둥의 그룹화와 층수 증가로 인한 수평력이 약간 변경된 것을 제외하고는 첫 번째 구조에서 고려한 조건과 동일하다. 이전 두 구조에 대해 수행한 동일한 구조 해석이 여기에서도 동일한 목적으로 수행되었다.
예상대로, 기둥의 최종 최대 부재력 분포의 특성은 Fig.8과 Fig. 9에서 보듯이 이전 두 구조의 특성과 크게 다르지 않다. 상부 층에 위치한 측면 기둥의 저항 용량은 여전히 축력이 아닌 굽힘 모멘트에 의해 결정된다. 유일한 차이점은 C3 기둥에서 가장 큰 기둥을 사용한다는 것이 이 기둥의 부재력은 층 수가 증가함에 따라 축력이 비례적으로 증가하기 때문에 주로 축력에 의해 결정된다.
5.3 CFT와 RC의 부재력 및 횡변위 비교
굽힘 모멘트에 초점을 맞춘 부재력의 비교를 수행했다. Fig. 10은 소성 해석에 의해 결정된 모든 구조 부재의 굽힘 모멘트 합계와 탄성 해석에 의해 결정된 굽힘 모멘트 합계의 상대적 비율을 나타낸다. Fig. 10에서 볼 수 있듯이 두 개의 대표적인 프레임 구조가 고려되고 있으며 대부분의 모멘트 재분배가 보 부재를 중심으로 이루어지기 때문에 보 부재에서 부재력이 더 크게 감소한다. 특히 탄성 해석에서 소성 해석으로 해석 접근 방식을 변경한 것이 더 두드러지지만 RC 기둥 대신 CFT 기둥을 사용하면 굽힘 모멘트가 추가로 감소하게 된다. 또한 그룹화된 부재에 대한 부재 설계는 최대 부재력을 기준으로 동일하게 수행되므로 그룹화된 기둥 부재에 대한 최대 굽힘 모멘트 합계가 계산되며, 이 경우 Fig. 11은 이전과 마찬가지로 전체 굽힘 모멘트의 상대적 비율을 보여준다. Fig. 10과 비교한 Fig. 11은 기둥 구성원을 그룹화하면 소성 해석뿐만 아니라 CFT 기둥을 사용하는 경우에도 약간 더 큰 감소가 발생한다는 것을 보여준다.
기둥 종류와 해석 방법에 따른 연성 거동의 차이를 살펴보기 위해 대칭형 2 bay-15 floor 프레임 구조물에서 각 층의 횡변위를 평가하였다. Fig. 12와 같이 CFT 기둥은 RC 기둥보다 상대적으로 횡변위가 크게 발생하고 있으며, 층수가 증가함에 따라 그 차이가 더욱 커진다. 소성 설계를 적용한 CFT 기둥을 사용하여 층변위가 증가하였음에도 불구하고, Fig. 12에서 발생한 횡바닥 변위는 여전히 ASCE 7-16에서 제시한 층변위 기준을 만족한다. 또한 RC 기둥에서 CFT 기둥으로 기둥 종류를 변경하여 연성 증가가 해석 방법을 변경하여 연성 증가와 크게 다르지 않기 때문에 CFT 기둥을 사용한 소성 설계가 골조 구조에서 가장 경제적인 설계이며, 특히 구조물이 큰 횡하중을 받을 때 더욱 영향이 두드러졌다.
6. 결 론
본 논문은 소성 설계 접근 방식을 채택할 때 RC 기둥 대신 CFT 기둥을 사용하는 효율성에 대해 논의한다. 고차원 정적 부정정 구조물에서 연속 모멘트 재분배를 시뮬레이션하기 위해 회전 자유도에 대한 이중 노드를 사용하여 소성 힌지를 구현하였다. 여기서 두 개의 인접한 회전 자유도는 무차원 스프링 요소로 연결될 수 있다. 소성 해석을 사용하면 구조물 붕괴 지점까지 구성 부재에서 소성 힌지가 순차적으로 발생하고 보다 합리적이고 경제적인 설계가 가능다. 지진 하중이나 풍하중에서 발생하는 큰 수평력을 받는 골조 구조에서 소성 설계와 탄성 기반 설계의 특성과 CFT 기둥 사용의 효율성을 비교하기 위해 두 가지 다른 골조 구조를 분석했다. 이렇게 얻은 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. (1) 소성 설계는 기둥 유형(즉, RC 또는 CFT 기둥)의 차이에 관계없이 기둥과 보 모두에서 탄성 설계보다 상대적으로 작은 부재력 결과를 생성한다. (2) 골조 구조에서 CFT 기둥의 효과는 수평력의 크기에 따라 달라지며, 매우 큰 수평력을 받는 골조 구조에서 극대화될 수 있다; (3) 소성 설계를 기반으로 CFT 기둥을 고려할 때 가장 효율적이고 경제적인 설계를 기대할 수 있다; (4) RC 및 CFT 기둥의 단면 데이터베이스를 구축할 때 연성 구속조건을 반영하면 연성 기준이 얻은 결론에 큰 영향을 미치지 않는다. 본 연구는 기존 한계상태 설계법을 기반으로 하는 설계 기준에 CFT와 같은 합성부재를 사용할 때 RC와 다른 안전율을 설정하여 보수적인 설계 방법을 극복하였다. 현재 제안하는 연구는 2D 기반이기 때문에 한계가 있지만, 3D로 확장된 RC와 CFT 기둥을 정확하게 비교하면 설계 기준에서 합성부재 면적을 개선하는 데 영향을 미칠 수 있을 것이다.
