[논문]각종 그라우트 충전식 철근이음의 내력에 대한 비교평가

김형기

doi:10.4334/jkci.2004.16.5.635

각종 그라우트 충전식 철근이음의 내력에 대한 비교평가
Comuarative Evaluation on Strength of Several Grout-filled Splice Sleeve 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.16 no.5, 2004년, pp.635 - 643

김형기 (삼척대학교 건축공학과)

초록
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본 연구에서는 그라우트 충전식 철근이음의 보다 합리적인 설계를 위한 자료를 제공하기 위하여 그동안 개발되어 사용되고 있는 각종 그라우트 충전식 철근이음의 구조성능을 비교 분석하고자 국내뿐만 아니라 외국에서 실시했던 각종 그라우트 충전식철근이음의 320여개 실험결과를 수집한 후에 철근이음의 내력을 중심으로 비교 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 그라우트 충전식 철근이음의 내력은 철근의 정착길이와 충전 그라우트 압축강도가 증가함에 따라서 커지는 경향을 보여주었다. 특히 이러한 경향은 상대적으로 철근의 정착길이가 짧거나 충전 그라우트 압축강도가 낮아서 부착파괴가 발생한 실험체에서 뚜렷하게 나타났다. 둘째, 슬리브의 형상이 그라우트 충전식 철근이음의 부착강도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 셋째, 부착파괴된 철근이음 실험체에서 철근의 직경에 따른 철근이음 내력의 차이가 특별하게 나타나지 않았다. 넷째, 충전 그라우트 충전식 철근이음에서 철근 항복강도의 $125\%$ 이상의 인장력을 전달하여 ACI 및 국내 규준을 만족하기 위해서는 그라우트 압축강도가 70MPa이면 철근의 정착길이를 4.5d 이상, 그라우트 압축강도가 80MPa이면 철근의 정착길이를 3.9d 이상 확보해야 한다. 또한, 철근 인장강도 이상의 인장력을 전달하여 AIJ 규준을 만족하기 위해서는 충전 그라우트 압축강도가 70MPa이면 철근의 정착길이를 5.34 이상, 그라우트 압축강도가 80MPa이면 철근의 정착길이를 4.7d 이상 확보해야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the tensile strength of 321 full-sized grout-filled splice steeve specimens were compared and analyzed in order to afford the data for a reasonable and economical design of this system. The experimental variables analyzed in this study were embedment length of reinforcing bars, compressive strength of grout, sleeve geometry, loading pattern and final failure mode of specimen. Following main conclusions are obtained : 1) The strength of grout-filled splice sleeve tends to be improved with increasing compressive strength of grout and embedment length of reinforcing bars. Specially this tendency appears apparent in specimens of bond failure rather than rebar failure. 2) The results of this study show that the sleeve geometry have influence on the bond strength of grout-filled splice sleeve. 3) The grout-filled splice sleeve of bond failure don't show the difference of tensile strength according to size of rebar. 4) It is verified that the tensile strength required in ACI and domestic code is retained either when the compressive strength of grout over 70 MPa is used with embedment length of reinforcing bars over 4.5d or when the compressive strength of grout over 80 MPa is used with embedment length of rebars over 3.9d. 5) It is verified that the tensile strength required in AIJ code is retained in case when the embedment length of reinforcing bars is 0.8 times the rebar diameter longer than in ACI code.

주제어

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문제 정의

본 연구에서는 그라우트 충전식 철근이음의 보다 합리적인 설계를 위한 자료를 제공하기 위하여 그동안 개발되어 사용되고 있는 각종 그라우트 충전식 철근이음의 구조성능을 비교평가하고자 국내뿐만 아니라 외국의 각종 그라우트 충전식 철근이음의 320여개 실험결과를 수집한 후에 철근이음의 내력을 중심으로 비교분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
있다. 이에 본 연구에서는 그동안 개발되어 사용되고 있는 각종 그라우트 충전식 철근이음의 구조성능을 비교 평가하고자 국내뿐만 아니라 외국에서 실시했던 각종 그라우트 충전식 철근이음의 320여개 실험결과를 수집하여 철근이음의 내력을 중심으로 비교분석함으로서 보다 합리적이고 경제적인 그라우트 충전식 철근이음의 설계를 위한 자료를 제공하고자 한다.
일본 Splice Sleeve사는 1992년부터 인장강도 600 MPa 이상, 연신율 6% 이상의 기계적인 성질을 가지고 있는 주철재료를 사용하여 개발한 NMB 스플라이스 슬리브의 구조성능을 증명하기 위한 다양한 변수의 실험을 실시하여 결과를 보고하였다. 이 실험의 주요한 변수는 철근의 정착길이, 충전 그라우트 압축강도, 철근의 규격, 가력방법 등이었다.

제안 방법

본 연구에서는 분석대상의 기존 실험결과^2-19)를 이용하여 ACI 규준²⁰⁾과 AIJ 규준^21,22)을 중심으로 철근이음에 대한 내력을 비교, 평가하였다.
연구결과를 보고하였다. 실험의 주요한 변수는 철근의 정착길이, 충전 그라우트 압축강도 철근의 종류와 규격, 가력방법, 최종 파괴형식 등이었다. Fig.
고려한 부착특성을 파악하기 위하여 4차에 걸쳐서 철근이음 실험을 실시하였다. 실험의 주요한 변수는 철근의 정착길이, 충전 그라우트 압축강도, 철근의 규격, 가력방법, 최종 파괴형식 등이었다. Fig.
결과를 보고하였다. 이 실험의 주요한 변수는 철근의 정착길이, 충전 그라우트 압축강도, 철근의 규격, 가력방법 등이었다. 여기서의 NMB 스플라이스 슬리브는 김형기 실험에서 사용된 슬리브와 같이 협구쪽은 슬리브 중앙에서 바깥쪽으로 갈수록 단면이 줄어드는 형상을 하고 광구쪽은 일정한 크기로 되어 있지만 슬리브 내부 돌기가 원둘레 방향과 평행하게 제작되어 있다
발표하였다. 이 실험의 주요한 변수는 충전 그라우트 압축강도와 철근의 규격 등이었고 철근은 기존에 사용하던 것보다 강도가 높은 SD50을 사용하여 고강도 철근의 적용여부를 검토하였다.

대상 데이터

Table 1에서 본 연구의 분석대상이 되는 실험체의 데이터를 개괄적으로 나타내었다 실험체는 총 321개로 슬리브 형식이 주물형과 강관형 2종류, 철근의 정착길이가 2~10.2d(d는 철근의 공칭직경), 충전 그라우트 압축강도가 45-132 MPa, 철근의 종류는 SD4O을 비롯하여 6종류, 철근의 규격은 D19, D25, D35, D38 등 9종류, 가력방법은 단조와 반복 2종류, 최종 파괴형식은 철근파단, 부착파괴 등 4종류, 연구그룹은 6개로 광범위하게 구성되어 있다.
실험을 실시하였다. 실험의 주요한 변수는 강관 슬리브의 형상, 철근의 정착길이, 철근의 규격 등이었다. Fig.
실험의 주요한 변수는 슬리브의 형상, 철근의정착길이, 충전 그라우트 압축강도, 철근의 규격 등이었다. Fig.

성능/효과

1) 그라우트 충전식 철근이음의 내력은 철근의 정착길이와 충전 그라우트 압축강도가 증가함에 따라서 커지는 경향을 보여주었다 특히 이러한 경향은 상대적으로 철근의 정착길이가 짧거나 충전 그라우트 압축강도가 낮아서 부착파괴가 발생한 실험체에서 뚜렷하게 나타났다.
2) 슬리브의 형상이 그라우트 충전식 철근이음의 부착강도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
3) 부착파괴된 실험체에서 철근 직경에 따른 철근이음 내력의 차이가 특별하게 나타나지 않았다.
4) 충전 그라우트 충전식 철근이음에서 철근 항복강도의 125% 이상의 인장력을 전달하여 ACI 및 국내 규준을 만족하기 위해서는 그라우트 압축강도가 70 MPa이면 철근의 정착길이를 4.5d 이상, 그라우트 압축강도가 80MPa이면 철근의 정착길이를 3.9d 이상 확보해야 한다. 또한, 철근 인장강도 이상의 인장력을 전달하여 AIJ 규준을 만족하기 위해서는 충전 그라우트 압축강도가 70MPa이면 철근의 정착길이를 5.
이 자료를 Figs. 5, 6과 비교해보면 철근의 정착길이, 충전 그라우트 압축강도와 같은 실험변수가 거의 동일한 조건의 실험체에서 슬리브 두께/슬리브 내경(t/d_i)이 작고 슬리브 단부의 내경/매입철근의 공칭직경(_ed_i/d)이 큰 경우가 철근이음의 내력이 낮게 나타나는 경향을 보여서 슬리브 형상이 철근이음의 내력에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
07 정도로 작은 경우의 실험체 내력은 철근의 설계 기준항복강도(f_y)에도 못 미치는 것으로 낮게 나타났다. 그리고 그라우트 압축강도가 45 MPa이고 철근의 정착길이가 8.0d 인 경우에는 t/d_i의 증가폭이 그라우트 압축강도가 66 MPa과 74MPa인 경우와 비교하여 작지만 실험체 내력의 증가비율은 오히려 높게 나타났다. 이와 같이 그라우트 압축강도가 45MPa이면서 내력이 높게 나타난 실험체는 다른 실험체보다도 _ed_i/d값이 작은 것으로 슬리브 단부의 작은 내경이 충전 그라우트의 슬리브 길이방향에 대한 구속효과를 크게 증가시켜서 철근이음의 부착강도를 증가시켰을 가능성을 보여주는 것이다.
10 (a), (b)에서 철근이음의 내력이 정해지는 하나의 중요한 요인으로 앞에서도 나타난 것처럼 슬리브 형상의 영향이 크다는 것을 알 수 있다. 그리고 철근이음의 내력 면에서 강관으로 만들어진 슬리브라도 어느 정도 구속효과를 발휘할 수 있는 형상으로 제작되었다면 설계자가 상대적으로 자유롭게 만든 주물 슬리브와 비교해도 거의 차이가 없는 것으로 나타났다.
여기서 실험체의 내력은 철근의 정착길이가 증가함에 따라서 상대적으로 철근의 정착길이가 짧거나 충전 그라우트 압축강도가 낮아서 부착파괴가 발생한 실험체에서 뚜렷하게 증가하는 경향을 보였고 철근 파단에 의해서 내력이 결정된 실험체에서는 그런 경향이 분명하게 나타나지 않았다.
여기서는 t/d_i값이 0.1에도 못 미치고 _ed_i/d값이 2.0을 초과하는 슬리브 구속조건이 가장 불리한 몇 개의 실험체를 제외하고 f_g·(l_d/d)값이 310MPa 이상이면 철근 항복강도의 125% 이상 인장력을 전달하여 ACI 및 국내 규준을 만족하였다. 여기서 f_g·(l_d/d)값이 310MPa 이상이 되기 위해서는 충전 그라우트 강도가 70 MPa이라면 철근의 정착길이를 4.

참고문헌 (25)

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김형기, '고강도 모르타르 충전식 스플라이스 슬리브의 인장강도와 연성에 관한 실험적 연구', 대한건축학회논문집 구조계, 18권, 12호, 2002, pp.35-42
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阿瀨正明外 2人, '高强度鐵筋に用いるモルタル充塡式繼手の實用化に關する硏究(その1: SD490鐵筋を用いた繼手單體性能について)', 日本建築學會大會學術講演梗槪集(近畿), 1996, pp.743-744
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日本スプライススリ-ブ株式會社, 'RPC構法におけるNMBスプライススリ-ブ繼手の施工性に關する實驗結果報告(その1施工誤差を吸收したNMBスプライススリ-ブ13U-X(D41).11U-X(D35)繼手の性能判定試驗結果報告書)', 日本スプライススリ-ブ株式會社, 1993
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Amin Einea, Takashi Yamane, and Mather K Tadros, Grout-Filled Pipe Splices for Precast Concrete Construction,' PCI Journal, 1995, pp.82-93
ACI 'ACI Building Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI 318-99) and Commentary (ACI 318R-99),' American Concrete Institute, 1999, 201pp
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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