프리캐스트 콘크리트 구조시스템은 공기단축·경제성확보·건축생산 합리화라는 장점을 가지고 최근 대형할인매장에 도입되어 많이 사용되고 있다. 그러나 실제로 전체 구조시스템 중 벽체 시공시에는 현장타설 콘크리트 벽체가 주로 사용되고 있다. 기존에 사용되고 있는 접합부 형식은 실제로 사용될 때 여러 가지 어려움으로 인해 실지 전체 건물이 프리캐스트화가 불가능하게 한다는 단점이 있으므로 그 시공방법을 향상시키는 방법으로 그간 사용되어온 접합부(Loop Joint)를 대체할 수 있는 방안으로써 수직접합부를 광폭접합부(Wide Joint)로 제시하였다. 광폭접합부를 이용하였을 때 접합부의 안정성을 확보할 수 있는지에 대해 단조하중에 대한 수직접합부의 저항성능을 접합부의 보강방법, 루프 보강근의 수, 그리고 루프 보강근의 단면적등 요인별로 ...
프리캐스트 콘크리트 구조시스템은 공기단축·경제성확보·건축생산 합리화라는 장점을 가지고 최근 대형할인매장에 도입되어 많이 사용되고 있다. 그러나 실제로 전체 구조시스템 중 벽체 시공시에는 현장타설 콘크리트 벽체가 주로 사용되고 있다. 기존에 사용되고 있는 접합부 형식은 실제로 사용될 때 여러 가지 어려움으로 인해 실지 전체 건물이 프리캐스트화가 불가능하게 한다는 단점이 있으므로 그 시공방법을 향상시키는 방법으로 그간 사용되어온 접합부(Loop Joint)를 대체할 수 있는 방안으로써 수직접합부를 광폭접합부(Wide Joint)로 제시하였다. 광폭접합부를 이용하였을 때 접합부의 안정성을 확보할 수 있는지에 대해 단조하중에 대한 수직접합부의 저항성능을 접합부의 보강방법, 루프 보강근의 수, 그리고 루프 보강근의 단면적등 요인별로 실험적 방법으로 분석하였다. 또한 DIANA를 이용한 유한요소해석을 통하여 기존접합부와 광폭접합부내의 응력 분포를 알아보았다.
본 연구에서는 광폭접합부로 용접형, 링 보강, ㄷ자 보강 이렇게 세 가지 보강방법을 제시하고 있으며 각 보강방식 마다 보강철근의 수와 단면적을 다르게 하여 9개의 시험체를 제작하여 실험하였으며, 비교를 위해서 기존접합부의 형식을 가진 시험체 3개를 제작하였다.
수직접합부의 실험결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
(1) 광폭접합부는 기존접합부보다 강성과 최대하중이 크며 연성적인 거동을 하기 때문에 실제 사용이 가능하다고 할 수 있다.
(2) 대체로 용접형-링형-ㄷ형 접합부의 순으로 강성과 연성도가 크게 나타나지만 용접형 접합부는 현장에서의 용접상태에 따라 강성에 영향이 발생할 수 있으므로 링형 접합부가 가장 안정적이다.
(3) 보강철근의 개수가 증가함에 따라 접합부의 내력이 1.2~1.7배 정도로 증가했고 단면적이 커짐에 따라서는 4.7~23% 정도로 증가하였다.
(4) 보강철근으로 D10철근을 사용하였을 때는 CEB-FIP규준과 한국규준, Hansen의 제안식이, 그리고 D16철근을 사용하였을 때는 철근응력을 비교적 많이 고려한 ACI, PCI규준, Chakrabati의 제안식이 실험값을 가장 잘 예측한다.
DIANA로 시험체를 해석하기 위하여 3차원 유한요소해석방법을 사용하였다. PC패널과 접합부구조체의 경계부분을 경계요소를 사용하여 연결하였으며 전단키에 의한 전단저항력을 경계요소의 강성으로 환산하였다. 기존접합부와 광폭접합부의 강성을 일정하다고 보고 비선형해석을 수행한 결과는 다음과 같다.
(1) 광폭접합부를 사용하였을 때 기존접합부보다 최대하중값이 더 크게 나타난다.
(2) 기존접합부에서는 전단내력의 대부분을 수평방향의 루프근이 부담하고 있으나 광폭접합부에서는 두 개의 수직보강철근과 루프를 연결하고 있는 직선철근, 링보강근, ㄷ자 보강근에 의해 많은 응력이 전달하고 있다.
따라서 광폭접합부의 응력부담이 더 효율적이며 전단내력이 더 큰 것으로 나타나고 있다는 것을 알 수 있다.
본 연구는 기존 프리캐스트 콘크리트 구조시스템에서 시공상의 어려움을 가져왔던 벽체 수직접합부의 보강방법을 개선하기 위한 방법을 제시하고 그 효과가 기존방법과 같거나 그 이상이라는 것을 증명하였으며 따라서 PC 구조시스템의 장점인 공기단축을 가속화시킬 수 있는 방안을 제시하였다는데 의미가 있다고 할 수 있다.Though precast concrete large panel system has some advantages in the economy, construction, and adaptability as large discount shop in korea, the structural behavior is too complicated to verify mainly due to the deficiency of the structural integrity and to the difference of load transfer paths compared to the cast-in-place reinforced concrete structures. The vertical joints play an important role in the structural response in large-panel buildings because the joints behave as coupling media between the wall panels. So actually cast-in-place reinforced concrete structures are used in the wall. To improve the inconvenience of the existing vertical joints, Wide Joints were introduced in this paper.
The main objective of this study is to develop an efficiency type of joint in a precast concrete panel structures. In order to its study an experimental program for 3 types of the wide joints was prepared for the purpose of the following parameters improving its shear-carrying capacity.
(1) Transverse reinforcement : two kinds of reinforcement, D10, D16 bar were used.
(2) Shape of vertical joint : three different shapes of wide joints, welding type, ring type, ㄷ type, were used.
In the test a total of 12 specimens have been used. Also it has compared the experimental with analytical results using nonlinear modeling by means of DIANA.
The following conclusions were drawn from the test results.
(1) Maximum load carrying capacity and ductility are higher in the wide vertical joints than the existing vertical joints. The fact seems that wide joints can apply in the field. And ring type joint is most stable in the wide joints.
(2) In the case which the number of reinforcement is higher, there is 1.2∼1.7 times on the maximum load carrying capacity. Also when the area of reinforcement is higher, it is approximately 4.7∼23% greater.
(3) From the analysis and comparisions of the tested values with formula previously suggested and structural code, in the case of using D10 reinforcement bar, the averages ultimate shear resistance value by formula suggested by Hansen is most same value with tested value and by Korean code and CEB-FIP code. And in the case of using D16 reinforcement bar, the averages ultimate shear resistance value by formula suggested by Chakrabati and by ACI code and PCI code have similar value with tested value.
(4) As comparing the experimental result with analytical result using Mohr-Coulomb failure criterion interface model by DIANA, in the existing vertical joint, horizontal loop bars bear in large amounts of shear loads.
Compared with the existing joint, shear loads divided into vertical reinforcement bars and horizontal connection bars(welding type, ring type, ㄷ type reinforcing bar) in the wide joint.
Accordingly, wide vertical joint is more efficient method in stress distribution and in shear carrying capacity.
프리캐스트 콘크리트 구조시스템은 공기단축·경제성확보·건축생산 합리화라는 장점을 가지고 최근 대형할인매장에 도입되어 많이 사용되고 있다. 그러나 실제로 전체 구조시스템 중 벽체 시공시에는 현장타설 콘크리트 벽체가 주로 사용되고 있다. 기존에 사용되고 있는 접합부 형식은 실제로 사용될 때 여러 가지 어려움으로 인해 실지 전체 건물이 프리캐스트화가 불가능하게 한다는 단점이 있으므로 그 시공방법을 향상시키는 방법으로 그간 사용되어온 접합부(Loop Joint)를 대체할 수 있는 방안으로써 수직접합부를 광폭접합부(Wide Joint)로 제시하였다. 광폭접합부를 이용하였을 때 접합부의 안정성을 확보할 수 있는지에 대해 단조하중에 대한 수직접합부의 저항성능을 접합부의 보강방법, 루프 보강근의 수, 그리고 루프 보강근의 단면적등 요인별로 실험적 방법으로 분석하였다. 또한 DIANA를 이용한 유한요소해석을 통하여 기존접합부와 광폭접합부내의 응력 분포를 알아보았다.
본 연구에서는 광폭접합부로 용접형, 링 보강, ㄷ자 보강 이렇게 세 가지 보강방법을 제시하고 있으며 각 보강방식 마다 보강철근의 수와 단면적을 다르게 하여 9개의 시험체를 제작하여 실험하였으며, 비교를 위해서 기존접합부의 형식을 가진 시험체 3개를 제작하였다.
수직접합부의 실험결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
(1) 광폭접합부는 기존접합부보다 강성과 최대하중이 크며 연성적인 거동을 하기 때문에 실제 사용이 가능하다고 할 수 있다.
(2) 대체로 용접형-링형-ㄷ형 접합부의 순으로 강성과 연성도가 크게 나타나지만 용접형 접합부는 현장에서의 용접상태에 따라 강성에 영향이 발생할 수 있으므로 링형 접합부가 가장 안정적이다.
(3) 보강철근의 개수가 증가함에 따라 접합부의 내력이 1.2~1.7배 정도로 증가했고 단면적이 커짐에 따라서는 4.7~23% 정도로 증가하였다.
(4) 보강철근으로 D10철근을 사용하였을 때는 CEB-FIP규준과 한국규준, Hansen의 제안식이, 그리고 D16철근을 사용하였을 때는 철근응력을 비교적 많이 고려한 ACI, PCI 규준, Chakrabati의 제안식이 실험값을 가장 잘 예측한다.
DIANA로 시험체를 해석하기 위하여 3차원 유한요소해석방법을 사용하였다. PC패널과 접합부구조체의 경계부분을 경계요소를 사용하여 연결하였으며 전단키에 의한 전단저항력을 경계요소의 강성으로 환산하였다. 기존접합부와 광폭접합부의 강성을 일정하다고 보고 비선형해석을 수행한 결과는 다음과 같다.
(1) 광폭접합부를 사용하였을 때 기존접합부보다 최대하중값이 더 크게 나타난다.
(2) 기존접합부에서는 전단내력의 대부분을 수평방향의 루프근이 부담하고 있으나 광폭접합부에서는 두 개의 수직보강철근과 루프를 연결하고 있는 직선철근, 링보강근, ㄷ자 보강근에 의해 많은 응력이 전달하고 있다.
따라서 광폭접합부의 응력부담이 더 효율적이며 전단내력이 더 큰 것으로 나타나고 있다는 것을 알 수 있다.
본 연구는 기존 프리캐스트 콘크리트 구조시스템에서 시공상의 어려움을 가져왔던 벽체 수직접합부의 보강방법을 개선하기 위한 방법을 제시하고 그 효과가 기존방법과 같거나 그 이상이라는 것을 증명하였으며 따라서 PC 구조시스템의 장점인 공기단축을 가속화시킬 수 있는 방안을 제시하였다는데 의미가 있다고 할 수 있다.Though precast concrete large panel system has some advantages in the economy, construction, and adaptability as large discount shop in korea, the structural behavior is too complicated to verify mainly due to the deficiency of the structural integrity and to the difference of load transfer paths compared to the cast-in-place reinforced concrete structures. The vertical joints play an important role in the structural response in large-panel buildings because the joints behave as coupling media between the wall panels. So actually cast-in-place reinforced concrete structures are used in the wall. To improve the inconvenience of the existing vertical joints, Wide Joints were introduced in this paper.
The main objective of this study is to develop an efficiency type of joint in a precast concrete panel structures. In order to its study an experimental program for 3 types of the wide joints was prepared for the purpose of the following parameters improving its shear-carrying capacity.
(1) Transverse reinforcement : two kinds of reinforcement, D10, D16 bar were used.
(2) Shape of vertical joint : three different shapes of wide joints, welding type, ring type, ㄷ type, were used.
In the test a total of 12 specimens have been used. Also it has compared the experimental with analytical results using nonlinear modeling by means of DIANA.
The following conclusions were drawn from the test results.
(1) Maximum load carrying capacity and ductility are higher in the wide vertical joints than the existing vertical joints. The fact seems that wide joints can apply in the field. And ring type joint is most stable in the wide joints.
(2) In the case which the number of reinforcement is higher, there is 1.2∼1.7 times on the maximum load carrying capacity. Also when the area of reinforcement is higher, it is approximately 4.7∼23% greater.
(3) From the analysis and comparisions of the tested values with formula previously suggested and structural code, in the case of using D10 reinforcement bar, the averages ultimate shear resistance value by formula suggested by Hansen is most same value with tested value and by Korean code and CEB-FIP code. And in the case of using D16 reinforcement bar, the averages ultimate shear resistance value by formula suggested by Chakrabati and by ACI code and PCI code have similar value with tested value.
(4) As comparing the experimental result with analytical result using Mohr-Coulomb failure criterion interface model by DIANA, in the existing vertical joint, horizontal loop bars bear in large amounts of shear loads.
Compared with the existing joint, shear loads divided into vertical reinforcement bars and horizontal connection bars(welding type, ring type, ㄷ type reinforcing bar) in the wide joint.
Accordingly, wide vertical joint is more efficient method in stress distribution and in shear carrying capacity.
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