철근콘크리트구조에서 철근의 인장력이 발휘되기 위해서는 적절한 정착길이 또는 갈고리가 필요하다. 그런데, 접합부와 같이 배근이 집중되는 곳이나 대구경 고강도철근이 필요한 경우 정착을 위한 정착길이나 갈고리의 제작 및 배근작업이 어려우며 콘크리트의 충진성도 저하될 수 있다. 또한 갈고리부분의 과도한 응력집중으로 국부적인 지압파괴나 slip이 발생될 우려도 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 정착판을 철근 단부에 부착한 기계적 정착공법이 제안되고 있다. 본 연구는 기계적 정착공법의 기초가 되는 정착장치의 요구성능과 정착설계법을 고찰하고 인발실험를 통해 정착장치의 앵커기능을 확인하고자 한다 인발실험 결과, 본 연구에서 설계된 정착장치는 앵커로써의 기능을 적절히 발휘하여 기존 CCD 이론식과 매우 근접한 내력을 발휘하였다 철근항복내력 이상의 정착내력을 지니는 경우, 항복하중까지 콘크리트에 아무런 손상이 발생되지 않았으며, 정착판 후미에서 콘크리트와의 상대변위는 0.2mm이하로 콘크리트에 손상을 유발시키지 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 본 연구의 설계과정으로 제작된 기계적 정착장치를 통해 콘크리트에 유해한 손상 없이 필요한 정착내력을 확보할 수 있다. 그러나, 철근간 간격이 좁아 파괴면이 중첩되는 경우에는 정착내력이 크게 저하되어, 순수한 콘크리트 내력만으로 기계적 정착설계가 이루어지는 경우 상당한 매립깊이가 요구된다. 따라서, 실제 구조물의 정착설계를 위해서는 인접부재와의 골조거동(frame action)에 따른 구속효과와 전단보강근의 영향을 고려할 필요가 있다. 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
철근콘크리트구조에서 철근의 인장력이 발휘되기 위해서는 적절한 정착길이 또는 갈고리가 필요하다. 그런데, 접합부와 같이 배근이 집중되는 곳이나 대구경 고강도철근이 필요한 경우 정착을 위한 정착길이나 갈고리의 제작 및 배근작업이 어려우며 콘크리트의 충진성도 저하될 수 있다. 또한 갈고리부분의 과도한 응력집중으로 국부적인 지압파괴나 slip이 발생될 우려도 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 정착판을 철근 단부에 부착한 기계적 정착공법이 제안되고 있다. 본 연구는 기계적 정착공법의 기초가 되는 정착장치의 요구성능과 정착설계법을 고찰하고 인발실험를 통해 정착장치의 앵커기능을 확인하고자 한다 인발실험 결과, 본 연구에서 설계된 정착장치는 앵커로써의 기능을 적절히 발휘하여 기존 CCD 이론식과 매우 근접한 내력을 발휘하였다 철근항복내력 이상의 정착내력을 지니는 경우, 항복하중까지 콘크리트에 아무런 손상이 발생되지 않았으며, 정착판 후미에서 콘크리트와의 상대변위는 0.2mm이하로 콘크리트에 손상을 유발시키지 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 본 연구의 설계과정으로 제작된 기계적 정착장치를 통해 콘크리트에 유해한 손상 없이 필요한 정착내력을 확보할 수 있다. 그러나, 철근간 간격이 좁아 파괴면이 중첩되는 경우에는 정착내력이 크게 저하되어, 순수한 콘크리트 내력만으로 기계적 정착설계가 이루어지는 경우 상당한 매립깊이가 요구된다. 따라서, 실제 구조물의 정착설계를 위해서는 인접부재와의 골조거동(frame action)에 따른 구속효과와 전단보강근의 영향을 고려할 필요가 있다. 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
In RC structure, sufficient anchorage of reinforcement is necessary for the member to produce the full strength. Generally, conventional standard hook is used for the reinforcement's anchorage. However, the use of standard hook results in steel congestion, making fabrication and construction difficu...
In RC structure, sufficient anchorage of reinforcement is necessary for the member to produce the full strength. Generally, conventional standard hook is used for the reinforcement's anchorage. However, the use of standard hook results in steel congestion, making fabrication and construction difficult. Mechanical anchor offers a potential solution to these problems and may also ease fabrication, construction and concrete placement. In this paper, the required characteristics and the design considerations of mechanical anchor were studied. Also, the mechanical anchor was designed according to the requirements. To investigate the pull-out behavior and properness of mechanical anchorage, pull-out tests were performed. The parameters of tests were embedment length, diameter of reinforcement, concrete compressive strength, and spacing of reinforcements. The strengths of mechanical anchor were consistent with the predictions by CCD method. The slip between mechanical anchor and concrete could be controlled under 0.2mm. Therefore, the mechanical anchor with adequate embedment could be used for reinforcement's anchorage. However, it was observed that the strength of mechanical anchors with short spacing of reinforcements was greatly reduced. To apply the mechanical anchor in practice (e.g. anchorage of the beams reinforcements in beam-column joint), other effects that affect the mechanical anchor mechanism, such as confinement effect of adjacent member from frame action or effects of shear reinforcement, should be considered.
In RC structure, sufficient anchorage of reinforcement is necessary for the member to produce the full strength. Generally, conventional standard hook is used for the reinforcement's anchorage. However, the use of standard hook results in steel congestion, making fabrication and construction difficult. Mechanical anchor offers a potential solution to these problems and may also ease fabrication, construction and concrete placement. In this paper, the required characteristics and the design considerations of mechanical anchor were studied. Also, the mechanical anchor was designed according to the requirements. To investigate the pull-out behavior and properness of mechanical anchorage, pull-out tests were performed. The parameters of tests were embedment length, diameter of reinforcement, concrete compressive strength, and spacing of reinforcements. The strengths of mechanical anchor were consistent with the predictions by CCD method. The slip between mechanical anchor and concrete could be controlled under 0.2mm. Therefore, the mechanical anchor with adequate embedment could be used for reinforcement's anchorage. However, it was observed that the strength of mechanical anchors with short spacing of reinforcements was greatly reduced. To apply the mechanical anchor in practice (e.g. anchorage of the beams reinforcements in beam-column joint), other effects that affect the mechanical anchor mechanism, such as confinement effect of adjacent member from frame action or effects of shear reinforcement, should be considered.
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문제 정의
기존 기계적 정착장치 및 앵커의 인발 실험에서는 콘크리트 면적이 좁아 콘크리트의 순수한 파괴가 발생되지 못하고, 지점부 반력의 영향을 받거나 측면파괴가 발생되는 경우가 있었다. 본 실험에서는 연단 거리와 지점반력의 영향을 배제한 순수한 콘크리트의 정착 내력을 산정하기 위하여, CCD설계법에 의한 가상 파괴면(1:1.5)을 포함하는 충분한 크기로 콘크리트 면적을 결정하였다. 높이는 최대내력시까지 콘크리트의 휨균열이 발생되지 않도록 설계하였으며, 외주부에는 D10철근으로 보강하여 제작 및 양생과정 균열이 발생되지 않도록 하였다.
및 과밀배근 해소를 목적으로 개발되고 있다. 본 연구는 기계적 정착의 기본이 되는 정착장치의 요구성능과 그에 따른 설계과정을 살펴보았다. 또한 설계된 정착 장치의 앵커기능 확인을 위하여 인발실험을 수행하였다.
본 연구는 보-기둥 접합부의 보 주근용 기계적 정착 장치 개발을 목표로 하여, 기계적 정착공법의 기초가 되는 정착 장치의 요구성능과 정착설계법을 고찰하고, 이에 따른 최적의 정착장치를 설계한 후, 인발실험(pull-out test)을통해 정착장치의 앵커기능을 확인하고자 한다.
가설 설정
예정이다. ACI 349 설계법과 다른 점은 계산의 편의를 위해 파괴면을 원추형이 아닌 사각뿔 형태로 가정하고, (Fig. 3(b)) 매립깊이에 따른 치수효과(* si effect)를 고려 하였다.
ACI 349에서는 정착판에서부터 45° 의 파괴면, 즉 원추형 파괴를 가정한다. 계산의 편의를 위해 원추형 파괴 면의 수평투명면적을 기본으로 내력을 평가한다.
제안 방법
가력방법은 초기에는 하중제어(load control)하였으며, CCD 예상파괴하중 또는 철근 항복 이후에는 안정적 실험을 위해 변위제어(displacement control)로 가력하였다.
파괴를 가정한다. 계산의 편의를 위해 원추형 파괴 면의 수평투명면적을 기본으로 내력을 평가한다. 수평투영면적의 산정은 Fig.
5)을 포함하는 충분한 크기로 콘크리트 면적을 결정하였다. 높이는 최대내력시까지 콘크리트의 휨균열이 발생되지 않도록 설계하였으며, 외주부에는 D10철근으로 보강하여 제작 및 양생과정 균열이 발생되지 않도록 하였다. 콘크리트 설계강도는 일반적으로 많이 사용되는 fck 却0 , 300kgfcm2 2종류이며, 철근 직경은 보 주근에 많이 사용되는 D22, D25 (SD40)로 결정하였다.
본 연구는 기계적 정착의 기본이 되는 정착장치의 요구성능과 그에 따른 설계과정을 살펴보았다. 또한 설계된 정착 장치의 앵커기능 확인을 위하여 인발실험을 수행하였다.
또한 철근이 필요한 내력을 발휘하기까지 정착판이 파괴되지 않고 변형에 따른 콘크리트의 손상을 방지하기 위해서는 적절한 두께가 필요하다. 본 연구에서는 시공성과 경제성을 고려하여 원형의 정착판으로 직경을 철근 직경의 2배로 결정하였고, 두께는 철근 설계 항복강도의 125%에 대하여 파괴되지 않도록 설계하였다.
7배 이상의 지압면적을 확보하도록 규정하고 있다 16). 본 연구에서는, 시공성을 고려하여, Fig. 1(a)와 같은 원형의 정착판으로 직경을 철근 호칭직경의 2배(지압면적비=3)로 결정하였다.
중첩되어 정착내력이 저하된다. 이러한 철근간 간섭 효과를 알아보기 위해 철근간의 간격을 변수로 하여 인발실험을 수행하였다 철근간 간격은 10, 20, 40 cm로 설정하였으며, 철근은 D25(SM)), 콘크리트는 fck = 240kg£/cm2 를 사용하였고 매립 깊이는 15cm로 일정하다
인발실험을 통해 4장에서 설계된 정착장치의 앵커 기능을 평가하고, 인발거동특성을 분석하고자한다.
정착내력에 영향을 주는 매립깊이(h), 철근직경(4疽, 콘크리트강도(丿2), 철근간 간격을 실험변수로 구성하였으며 Table 2는 시험체별 변수내용을 정리한 것이다.
7과 같다. 콘크리트를 반력상 (reaction floor)에 고정하고 200tonf 용량의 actuator를 이용하여 철근을 인발하였다. 하중은 actuator에 내장된 load cell을 이용하여 측정하였고, 기계적 정착장치 후미에 6 mm전산볼트를 부착하여 콘크리트와의 상대변위량을 계측하였다.
콘크리트를 반력상 (reaction floor)에 고정하고 200tonf 용량의 actuator를 이용하여 철근을 인발하였다. 하중은 actuator에 내장된 load cell을 이용하여 측정하였고, 기계적 정착장치 후미에 6 mm전산볼트를 부착하여 콘크리트와의 상대변위량을 계측하였다. 철근을 정확한 매립깊이에 설치하고 정착부 변위 측정용 전산볼트를 매립하기 위하여 Fig.
대상 데이터
D25F240-Series와 D22F300-Seriesfe 정착장치의 앵커 기능을 평가하기 위한 시험체로 매립깊이를 변수로 각각 6개씩 제작하였다. 철근간 간격을 설계 변수로 하는 D25F240-M-Series는 매립 깊이를 15cm로 일정하게 유지하고 단일 시험체 한 개(D25F240-H15와 동일시험체) 와철근의 간격을 달리한 시험체 3개를 제작하였다.
시험체는 1, 300mmX1, 300mmX500mm 콘크리트 베이스 중앙부에 기계적으로 정착된 철근을 설계 깊이로 매립하여 제작하였다. Fig.
제작하였다. 철근간 간격을 설계 변수로 하는 D25F240-M-Series는 매립 깊이를 15cm로 일정하게 유지하고 단일 시험체 한 개(D25F240-H15와 동일시험체) 와철근의 간격을 달리한 시험체 3개를 제작하였다.
높이는 최대내력시까지 콘크리트의 휨균열이 발생되지 않도록 설계하였으며, 외주부에는 D10철근으로 보강하여 제작 및 양생과정 균열이 발생되지 않도록 하였다. 콘크리트 설계강도는 일반적으로 많이 사용되는 fck 却0 , 300kgfcm2 2종류이며, 철근 직경은 보 주근에 많이 사용되는 D22, D25 (SD40)로 결정하였다.
이론/모형
시험 체제 작에 사용된 이음부는 기계적 이음에 사용되는 냉간 스웨이징 나사방식을 채택하였으며, 일본 건축센터 철근이음성능판정기준에1® 따른 단체(單體)실험에서 A급 이상으로 평가되었다. 이음 외경과 높이는 기존 제품의 형상을 따랐으며, 강종은 STKM14 (KS D3517)을 사용하였다.
성능/효과
2mm이하로 콘크리트에 손상을 유발시키지 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 본 연구의 설계과정으로 제작된 기계적 정착장치를 통해 콘크리트에 유해한 손상 없이 필요한 정착내력을 확보할 수 있다.
CCD2식은 CIHcast in place) 앵커에 적용되는 식으로 시험체 내력을.매우 정확하게 예측하는 것으로 나타났다(상관계수『=97.7%). 매립깊이 18cm(철근 직경의 7.
유발하지 않아야 한다. 본 연구에서는 정착판의 직경을 최소화하였기 때문에 정착판의 변형에 따른 콘크리트의 손상은 발생되지 않는 것으로 평가되었다.
또한 반복하중에 대한 충분한 저항능력을 갖춰야 한다. 시험 체제 작에 사용된 이음부는 기계적 이음에 사용되는 냉간 스웨이징 나사방식을 채택하였으며, 일본 건축센터 철근이음성능판정기준에1® 따른 단체(單體)실험에서 A급 이상으로 평가되었다. 이음 외경과 높이는 기존 제품의 형상을 따랐으며, 강종은 STKM14 (KS D3517)을 사용하였다.
인발실험 결과, 본 연구에서 설계된 정착장치는 앵커로써의 기능을 적절히 발휘하여 기존 CCD 이론식과 매우 근접한 내력을 발휘하였다. 철근항복하중 이상의 정착 내력을 지니는 경우, 항복하중까지 콘크리트에 아무런 손상이 발생되지 않았으며, 정착판 후미에서 콘크리트와의 상대 변위는 0.
인발실험결과 시공성과 경제성 확보를 위해 정착 판의 치수를 최적화한 경우에도 철근의 정착내력을 충분히 확보할 수 있는 것으로 평가된다. 또한 적절한 매립을 통해 철근의 항복하중 이상의 정착내력을 확보하는 경우, 철근 항복 하중까지 콘크리트에 특별한 손상을 유발하지 않으며, 정착판의 slip량을 0.
후속연구
최근에 제시된 설계법으로 향후 ACI 318, 349 code에 반영될 예정이다. ACI 349 설계법과 다른 점은 계산의 편의를 위해 파괴면을 원추형이 아닌 사각뿔 형태로 가정하고, (Fig.
따라서, 실제 구조물의 정착설계를 위해서는 인접부재와의 골조거동(frame action) 에 따른 구속 효과와 전단보강근의 영향을 고려할 필요가 있다. 향후 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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