고층화, 대형화에 따른 기존 현장타설공법(이하, RC) 공기단축의 한계와 가설 부재의 최소화와 같은 친환경적인 장점에 의해 1980년 후반부터 국내의 아파트 건물에 프리캐스트공법(이하, PC)이 널리 적용되었다.최근에는 주거건물보다는 대형 물류센터, 반도체 공장, 월드컵 경기장 등에 이 PC공법이 사용되고 있다. PC 공법 중 벽식 복합화 공법은 대형판 공법을 개선하여 RC와 PC를 결합, 구조적 일체성을 강화한 공법으로서 아파트의 초고층화에 대응하기 위하여 개발된 공법이다. PC 벽식 복합화에서 벽-슬래브 구조는 ...
고층화, 대형화에 따른 기존 현장타설공법(이하, RC) 공기단축의 한계와 가설 부재의 최소화와 같은 친환경적인 장점에 의해 1980년 후반부터 국내의 아파트 건물에 프리캐스트공법(이하, PC)이 널리 적용되었다.최근에는 주거건물보다는 대형 물류센터, 반도체 공장, 월드컵 경기장 등에 이 PC공법이 사용되고 있다. PC 공법 중 벽식 복합화 공법은 대형판 공법을 개선하여 RC와 PC를 결합, 구조적 일체성을 강화한 공법으로서 아파트의 초고층화에 대응하기 위하여 개발된 공법이다. PC 벽식 복합화에서 벽-슬래브 구조는 내력벽과 내력벽, 내력벽과 바닥판, 바닥판과 바닥판 등이 서로 접합되어 구조를 형성한다. 벽과 벽이 연결되는 접합부의 방향에 따라 분류하면 수직접합부와 수평접합부로 구분할 수 있으며 접합부의 설계는 프리캐스트 콘크리트 조립식 건축구조 설계기준 및 해설에 따른다. 하지만, 부재의 접합방식에 따라 기준에서 정한 설계 개념과 다른 경우에는 KBC2016 (0515.3.3.)의 ‘접합부에 의한 힘 전달에 대한 적합성은 해석이나 실험에 의해 결정해야 한다’에 따라 접합부의 성능 규명이 필요하다. 프리캐스트 콘크리트 벽식 구조의 대상은 중저층 벽식주택, 물류시설 전단벽, 플랜트 시설물 등으로 고려되고 있다. 이 경우, 부재와 부재가 연결되는 접합부에서 응력을 효과적으로 전달하기 위해서는 접합부에서의 연속성이 충분히 확보되어야 한다. 프리캐스트 콘크리트 벽식 구조물의 접합은 인장철근의 연결이 매우 중요하며, 벽이 상하로 연결되는 수평접합부에서 벽체의 연결을 위하여 사용되는 방법은 통상 스플라이스슬리브, 박스철물 등과 같은 기계적 이음과 용접 등의 방법이 널리 적용되고 있다. 프리캐스트 콘크리트 구조와 관련하여, 우리나라는 현재 아파트 구조를 대상으로 프리캐스트 콘크리트 구조벽체 수평접합부의 구조성능에 대해서는 어느 정도 연구가 수행되었으나, 설계기준과 국내·외 개발 제품의 구조성능에서 많은 변화가 발생하였기 때문에 최적설계를 위해서 구조성능을 파악하기 위한 연구가 필요하다. 특히 벽체가 연결되는 접합부에서 철근의 연속성을 확보하기 위한 효율적인 연결시스템을 확보하고 이를 검증하기 위한 일련의 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 실험을 통하여 프리캐스트 콘크리트 벽식 구조에서 수평접합부 수직철근의 이음방식에 따라 실제 현장적용을 위하여 횡하중에 대한 구조성능을 규명하는 것으로서, 벽식구조 수평접합부의 설계프로세스를 통한 내력평가를 실시하고 실험결과와 비교하였다. 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 벽체 실험체를 구성하는 각 재료의 시험결과를 근거로 산정한 모든 실험체의 내력을 실험결과와 비교한 결과, 슬리브 접합 중 1.0(벽체 수평접합부의 항복강도) 실험체를 제외한 모든 실험체가 현행 구조설계기준을 충족하는 구조성능을 보유하는 것으로 판단된다. 수평접합부가 포함된 모든 벽체 실험체는 첫 균열이 상부벽체의 휨 균열으로 나타났고 하중이 증가함에 따라 이 균열이 점차 확산되어갔다. 슬리브 접합 중 1.0 실험체를 제외한 모든 실험체는 벽체의 전단균열로 유도되는 양상을 보였으며, 벽체의 전단파괴가 전체 거동을 지배하였다. 이는 수평접합부가 소정의 내력을 보유하여 벽체로 파괴가 유도된 것으로서, 수평접합부는 충분히 안전하도록 설계된 것으로 사료된다. 반면에 슬리브 접합 중 1.0 실험체는 철근이 충분히 강도를 발휘하기 전에 슬리브 내 모르타르가 파괴되어 철근의 뽑힘파괴가 발생하여 실험내력이 낮게 나타났다. 이와 같은 파괴를 방지하기 위해서는 슬리브 이음이 충분한 강도를 발휘할 수 있도록 품질관리의 신중함이 요구된다. 박스 접합과 주름관 접합은 횡력에 대한 연성 및 소산능력을 충분히 확보한 반면에 슬리브 접합은 슬리브에 정착된 철근이 인발파괴됨으로 인하여 현저히 낮은 강도와 소산에너지를 보였다. 이로부터, 접합부의 일체성을 확보하기 위한 방안이 필요한 것으로 사료된다. 모든 접합 실험체는 횡 방향 변위가 증가할수록 감쇠 소산율이 감소하는 양상을 보였고, 박스 접합과 주름관 접합 실험체는 최대하중 도달 후 비교적 일정한 범위의 감쇠 소산율을 나타내고 있다. 이와 같은 감쇠 소산율은 상하부 벽체를 연결하는 철근 연결부에서 충분히 응력전달이 이루어지고 또한 접합부에서의 연성능력이 어느 정도 확보됨에 따른 것으로써, 추후 프리캐스트 콘크리트 벽체의 내진성능을 평가하는 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
고층화, 대형화에 따른 기존 현장타설공법(이하, RC) 공기단축의 한계와 가설 부재의 최소화와 같은 친환경적인 장점에 의해 1980년 후반부터 국내의 아파트 건물에 프리캐스트공법(이하, PC)이 널리 적용되었다.최근에는 주거건물보다는 대형 물류센터, 반도체 공장, 월드컵 경기장 등에 이 PC공법이 사용되고 있다. PC 공법 중 벽식 복합화 공법은 대형판 공법을 개선하여 RC와 PC를 결합, 구조적 일체성을 강화한 공법으로서 아파트의 초고층화에 대응하기 위하여 개발된 공법이다. PC 벽식 복합화에서 벽-슬래브 구조는 내력벽과 내력벽, 내력벽과 바닥판, 바닥판과 바닥판 등이 서로 접합되어 구조를 형성한다. 벽과 벽이 연결되는 접합부의 방향에 따라 분류하면 수직접합부와 수평접합부로 구분할 수 있으며 접합부의 설계는 프리캐스트 콘크리트 조립식 건축구조 설계기준 및 해설에 따른다. 하지만, 부재의 접합방식에 따라 기준에서 정한 설계 개념과 다른 경우에는 KBC2016 (0515.3.3.)의 ‘접합부에 의한 힘 전달에 대한 적합성은 해석이나 실험에 의해 결정해야 한다’에 따라 접합부의 성능 규명이 필요하다. 프리캐스트 콘크리트 벽식 구조의 대상은 중저층 벽식주택, 물류시설 전단벽, 플랜트 시설물 등으로 고려되고 있다. 이 경우, 부재와 부재가 연결되는 접합부에서 응력을 효과적으로 전달하기 위해서는 접합부에서의 연속성이 충분히 확보되어야 한다. 프리캐스트 콘크리트 벽식 구조물의 접합은 인장철근의 연결이 매우 중요하며, 벽이 상하로 연결되는 수평접합부에서 벽체의 연결을 위하여 사용되는 방법은 통상 스플라이스 슬리브, 박스철물 등과 같은 기계적 이음과 용접 등의 방법이 널리 적용되고 있다. 프리캐스트 콘크리트 구조와 관련하여, 우리나라는 현재 아파트 구조를 대상으로 프리캐스트 콘크리트 구조벽체 수평접합부의 구조성능에 대해서는 어느 정도 연구가 수행되었으나, 설계기준과 국내·외 개발 제품의 구조성능에서 많은 변화가 발생하였기 때문에 최적설계를 위해서 구조성능을 파악하기 위한 연구가 필요하다. 특히 벽체가 연결되는 접합부에서 철근의 연속성을 확보하기 위한 효율적인 연결시스템을 확보하고 이를 검증하기 위한 일련의 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 실험을 통하여 프리캐스트 콘크리트 벽식 구조에서 수평접합부 수직철근의 이음방식에 따라 실제 현장적용을 위하여 횡하중에 대한 구조성능을 규명하는 것으로서, 벽식구조 수평접합부의 설계프로세스를 통한 내력평가를 실시하고 실험결과와 비교하였다. 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 벽체 실험체를 구성하는 각 재료의 시험결과를 근거로 산정한 모든 실험체의 내력을 실험결과와 비교한 결과, 슬리브 접합 중 1.0(벽체 수평접합부의 항복강도) 실험체를 제외한 모든 실험체가 현행 구조설계기준을 충족하는 구조성능을 보유하는 것으로 판단된다. 수평접합부가 포함된 모든 벽체 실험체는 첫 균열이 상부벽체의 휨 균열으로 나타났고 하중이 증가함에 따라 이 균열이 점차 확산되어갔다. 슬리브 접합 중 1.0 실험체를 제외한 모든 실험체는 벽체의 전단균열로 유도되는 양상을 보였으며, 벽체의 전단파괴가 전체 거동을 지배하였다. 이는 수평접합부가 소정의 내력을 보유하여 벽체로 파괴가 유도된 것으로서, 수평접합부는 충분히 안전하도록 설계된 것으로 사료된다. 반면에 슬리브 접합 중 1.0 실험체는 철근이 충분히 강도를 발휘하기 전에 슬리브 내 모르타르가 파괴되어 철근의 뽑힘파괴가 발생하여 실험내력이 낮게 나타났다. 이와 같은 파괴를 방지하기 위해서는 슬리브 이음이 충분한 강도를 발휘할 수 있도록 품질관리의 신중함이 요구된다. 박스 접합과 주름관 접합은 횡력에 대한 연성 및 소산능력을 충분히 확보한 반면에 슬리브 접합은 슬리브에 정착된 철근이 인발파괴됨으로 인하여 현저히 낮은 강도와 소산에너지를 보였다. 이로부터, 접합부의 일체성을 확보하기 위한 방안이 필요한 것으로 사료된다. 모든 접합 실험체는 횡 방향 변위가 증가할수록 감쇠 소산율이 감소하는 양상을 보였고, 박스 접합과 주름관 접합 실험체는 최대하중 도달 후 비교적 일정한 범위의 감쇠 소산율을 나타내고 있다. 이와 같은 감쇠 소산율은 상하부 벽체를 연결하는 철근 연결부에서 충분히 응력전달이 이루어지고 또한 접합부에서의 연성능력이 어느 정도 확보됨에 따른 것으로써, 추후 프리캐스트 콘크리트 벽체의 내진성능을 평가하는 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
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