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문제 정의
- 그러나 기존의 실험연구에서는 이 부분에 대한 적절한 구조성능 평가는 아직도 없는 상태이다. 이에 본 연구에서는 모르타르 충전식 철근이 음법의 적용 범위를 보다 확장하기 위하여 슬리브에 매입되는 상하 철근 직경이 상이한 경우에 대한 구조 성능을 확인하고자 한다. 한편 기존 실험에서 주로 구조 성능이 확인된 충전 모르타르 강도는 800 kgf/cm2 이상으로 다소 안전 측에 있다고 판단이 된다.
제안 방법
- 1) 슬리브 종류 : 현재 4종류의 규격으로 개발된 슬리브에 대해서 실험을 실시하였다.
- 2) 슬리브 양단에 매입된 철근 직경의 차이 : 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이 동일한 경우는 물론이고 상이한 경우에 대한 슬리브 이음의 구조 성능을 평가하기 위해 D19용 슬리브협 구 쪽에 D16 철근을 D25, D32, D38용 슬리브 이음의 경우는 두 단계 낮은 철근을 매입하였다.
- 4) 재하방법 : 본 실험의 재하방법은 일본 건축 학회(이하, AIJ) 철근이 음 성능 판정 기준 很에 따라 단조가력, 탄소성 반복 가력을 실시하였다.
- 가력 스케쥴은 AIJ 철근이 음 성능 판정 기준에 따라 단조가력인 경우는 Fig. 3과 같이 시험체의 접합 철근 기준으로 0.95麻(철근의 설계기준 항복강도)의 인장 응력이 작용할 때까지 점증적으로 하중을 가하여 1회제하 후 인장력을 다시 점증적으로 가하여 시험체를 파괴시켰다.
- 본 실험은 250 t 만능시험기를 이용하여 실시하였으며, 시험체를 Fig. 2와 같이 설치하여 가력하였다. 슬리브 이음 부분의 변형량은 Fig.
- 본 실험의 결과를 AIJ 철근이 음 성능 판정 기준 相에 따라 구조 성능을 평가하였다. 단조 및 반복 가력 실험의 AIJ 철근이 음 성능 판정 기준은 Fig.
- 본 연구에서는 모르타르 충전식 철근이 음법의 적용 범위를 보다 확장하기 위하여 충전 모르타르 압축 강도가 700 燮折대인 경우에 대해서 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이 동일한 경우는 물론이고 상이한 경우에 대한 슬리브 이음의 구조 성능을 평가하기 위해 D19용 슬리브협구쪽에 D16 철근을 D25, D32, D38용 슬리브 이음의 경우는 두 단계 낮은 철근을 매입한 모르타르 충전식 철근이 음의 단조 및 반복 가력 구조성능 실험을 실시한 후에 기존 실험 결과와의 비교, 분석을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 2와 같이 설치하여 가력하였다. 슬리브 이음 부분의 변형량은 Fig. 2에 나타내고 있는 것처럼 AIJ 철근이 음 성능 판정 기준에 따라 슬리브 상하의 단부에서 20 mm 떨어진 철근 위치에 설치한 측정 장치 사이에서 변위계를 이용하여 측정하였다. Fig.
- 시험체의 모르타르 충전은 슬리브의 모르타르 충전 상황 이 현장과 동일한 조건이 되기 위해 슬리브 고정용 장치를 제작하여 슬리브를 수직으로 세운 상태에서 슬리브 하부 주입구를 통하여 충전하는 방식을 사용하였다고 강도 무수축 모르타르에 있어서 물/모르타르의 배합비는 D 모르타르 15%, S 모르타르 16 %로 배합하여 타설하였다.
- 5扁 응력이 작용하도록 4회 반복하였다. 이어서 5贝까지 가력하는 경우에도 상기와 동일한 방법으로 하고 최종적으로 인장력을 가하여 파괴시켰다.
대상 데이터
- 3) 모르타르 종류 : 슬리브 충전 모르타르로서 현재 국내에서 개발된 모르타르 2종류를 실험 변수로 채택하였다.
- 본 실험에서 사용한 고강도 무수축 충전 모르타르의 압축 강도 시험 결과는 Table 4와 같다. 본 시험에서는 5cm X5cmx5cm의 정육면체 공시 체를 제작하여 실시하였다.
- 본 실험의 철근은 SD40을 사용하였다 D16, D19, D25, D32, D38에 대한 인장 강도 시험 결과는 Table 2와 같다.
- 이상과 같이 실험 변수로 Table 1과 같이 총 20개의 시험체를 실물 크기로 제작하였다.
성능/효과
- 대인 D 모르타르를 충전한 것으로 철근 직경, 상하간 매입 철근의 차이에 관계없이 모든 시험체는 철근 파단에 의해 최종표 괴가 일어났고 각 시험체의 최대 강도는 철근의 인장강도(fe)를 초과하였다. 그리고 각 시험체는 하중 증가와 함께 강성이 점차 저하하는 경향을 보였고 철근의 설계 기준항복강도偽。) 이상이 되면서 급격한 강성 저하가 나타났다 또한 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이 동일한 시험체는 탄성 범위를 넘어서면서 충분한 변형능력을 발휘하였고 변형률 2.9~5.5 % 정도 범위에서 최 대강 도에 도달한 직후 파괴되었다. 그러나 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이상이 한 시험체는 탄성 범위를 넘어서면서 철근의 직경이 동일한 시험체에 비해서는 변형능력이 저하되어 변형률 1.
- 1) 충전 모르타르 압축 강도가 증가할수록 전체적인 구조 성능은 증가하는 경향을 나타내었고 충전 모르타르 압축 강도가 700 kgfcm2 이상이고 철근 정착길이가 6.5 d 이상이면 A급(AIJ 철근이 음 성능 판정 기준) 이상의 구조성능을 보유하고 있는 것이 확인되었다.
- 2) 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경 이상 이 상이한 경우는 굵은 철근에 대응되는 슬리브를 사용해야 하고 매입되는가는 철근은 굵은 철근보다 2단계까지 가는 것을 사용할 수 있다는 것이 확인되었다.
- 모든 시험체는 철근 파단에 의해 최종 파괴가 일어났고 철근의 인장강도 他。)를 초과하였다. 또한 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이 동일한 각 시험체는 탄성 범위를 넘어서면서 충분한 변형능력을 발휘하였고 변형률 2.6-6.1 % 정도 범위에서 최대 강도에 도달한 직후 파괴에 이르렀다. 그러나 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이상이 한 시험체는 탄성 범위를 넘어서면서 철근의 직경이 동일한 시험체에 비해서는 변형능력이 저하되어 변형률 1.
- 반복 가력을 실시한 모든 시험체는 철근 직경, 상하간 매입 철근의 차이에 관계없이 하중의 증가와 함께 강성이 점차 저하하는 경향을 보였고 탄성 범위 내에서 가력수를 증가 지킬수록 강성이 저하하는 경향을 보이면서 철근의 설계 기준항복강도(扁) 이상이 되면 급격한 강성의 저하가 나타났다. 모든 시험체는 철근 파단에 의해 최종 파괴가 일어났고 철근의 인장강도 他。)를 초과하였다.
- 본 실험에서 모든 시험체의 Slip량은 슬리브 양단에 매입되는 철근 직경의 차이, 재하방법 등에 관계없이 SA급의 성능을 나타내었다. 한편 Fig.
- 본 실험에서 모든 시험체의 강성은 슬리브 양단에 매입되는 철근 직경의 차이, 재하방법 등에 관계없이 A급 이상의 성능을 나타내었다. 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이상이 한 시험체의 강성은 높게 나타나고 있는데 이것은 굵은 철근 쪽이 가는 철근 쪽보다 응력이 적게 걸려서 변형이 적게 발생했기 때문이다.
- 본 실험에서 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이동 일 한 모든 시험체의 연성은 A급 이상의 성능을 나타내고 있지만 철근의 직경이 상이한 시험체의 경우는 A급에 못 미치는 성능을 나타내었다. 이것은 철근 직경이 동일한 경우의 시험체는 양단 철근이 거의 동일하게 항복하여 소성변형을 했지만 철근 직경이 상이한 경우의 시험체는 가는 철근 쪽에서는 이미 소성변형에 들어갔더라도 굵은 철근 쪽에서는 아직 탄성 범위에 있기 때문이라고 판단된다.
- 철근 정착길이가 6.5 d이고 충전 모르타르 압축 강도가 700 kgf/M대이며 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이 동일한 모든 시험체는 A급 이상의 성능을 나타내었다. 그러나 슬래브 양단에 매입되는 철근의 직경 이상이 상이한 시험체의 경우는 1개 시험체의 연성 도가 A급에 다소 못
- 슬리브 양단에 매입되는 철근의 직경이상이 한 시험체의 강성은 높게 나타나고 있는데 이것은 굵은 철근 쪽이 가는 철근 쪽보다 응력이 적게 걸려서 변형이 적게 발생했기 때문이다. 한편 Fig. 14~16에서 나타낸 것처럼 기존실험결과와 같이 비교해보면 충전 모르타르 압축 강도가 증가할수록 강성은 증가하는 경향을 나타내었고 모든 시험체가 A급 이상의 성능을 나타내었다.
- 한편 Fig. 14~21에서 나타낸 것처럼 본 실험결과를 기 존실험결과와 같이 비교해보면 충전 모르타르 압축 강도가 증가할수록 전체적인 구조 성능은 증가하는 경향을 나타내었고 충전 모르타르 압축 강도가 700 Won2 이상이고 철근 정착길이가 6.5 d 이상이면 A급 이상의 구조성능을 나타내었다.
- 이것은 철근 직경이 동일한 경우의 시험체는 양단 철근이 거의 동일하게 항복하여 소성변형을 했지만 철근 직경이 상이한 경우의 시험체는 가는 철근 쪽에서는 이미 소성변형에 들어갔더라도 굵은 철근 쪽에서는 아직 탄성 범위에 있기 때문이라고 판단된다. 한편 Fig. 21에서 나타낸 것처럼 기존실험결과와 같이 비교해보면 충전 모르타르 압축 강도가 증가할수록 연성은 다소 감소하는 경향을 나타내었고 철근의 직경이 상이한 시험체를 제외한 모든 시험체가 A급 이상의 연성능력을 나타내었다
- 7 % 정도 범위에서 최대 강도에 도달한 직후 파괴되었다. 한편 탄성 범위 095爲에서~0.5爲로 향하는 도중의 무부하 시의 잔류 변형량은 0.11-0.30 mm(변형률 0.03- 0.06 %) 정도의 범위에 있었다 또한 모든 시험체는 소성 범위에서 반복하중을 가할 때에 뚜렷한 Slip 현상을 보이는 것 없이 안정된 이력 거동을 나타내었다.
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