선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
가설 설정
- ACI 318-05瑚에서는 전술한 바와 같이 슬래브-기둥 접합부에서 작용한 불균형모멘트의 일정 비율은 슬래브의 휨모멘트 저항으로 전달되고, 그 나머지는 편심 전단에 의해 전달되는 것으로 가정되었다. 식 (3)은 기준식에 적용되는 의 계산값을 나타낸다.
제안 방법
- 길이 (勺, Cz)를 동시에 변화되도록 하였다. 그리고 슬래브-기둥 접합부의 강도와 변형 성능에 영향을 미치는 인자 중에서 중력 전단력비 (匕/儿)와 슬래브 유효 폭 범위 내의 휨 철근비 + 콘크리트 압축강도 등 다른 설계 조건은 모두 일정하게 하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 계획하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 장방형 기둥-슬래브 접합부의 반복 횡하중 실험을 통하여 기둥 단면의 형상비 변화에 따른 이력 거동을 확인하기 위해 4개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 기둥 형상비에 의한 영향이 적절히 비교될 수 있도록 하기 위하여 기둥 단면의 크기 선정시 위험단면의 둘레 길이가 일정해 지도록 양변의 길이 (勺, Cz)를 동시에 변화되도록 하였다. 그리고 슬래브-기둥 접합부의 강도와 변형 성능에 영향을 미치는 인자 중에서 중력 전단력비 (匕/儿)와 슬래브 유효 폭 범위 내의 휨 철근비 + 콘크리트 압축강도 등 다른 설계 조건은 모두 일정하게 하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 계획하였다.
-
4.6 철근 및 콘크리트 변형률
변형률게이지 (strain gage)의 부작 위치는 Fig. 4와 같으며, 기둥면에서 0.5d 떨어진 위험단면의 연장선을 따라서 하중 방향과 나란한 방향 및 직교 방향에 대해 변형률 게이지를 부착하여 슬래브의 각 위치별로 철근과 콘크리트의 변형률 분포를 확인하였다. Fig.
- 슬래브철근비는 유효폭 (c + 3/z) 내에서 인장철근비 (상부근)가 1.0%이고, 압축철근비 (하부근)는 ACI 318-05顷 section R13.5.3.3의 권장량에 따라서 인장철근량의 1/2이 되도록 0.5%로 하였다. 또한, 중력 전단력비 (七化)는 0.
- 일정 수직 전단력과 반복 횡하중이 작용하는 슬래브- 기둥 접합부의 이력 거동에 대한 실험을 통하여 기둥 단면의 형상비 증가에 따른 영향을 고찰하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 점증 가력 하였다. 중력하중의 작용은 슬래브에 하중 블럭을 직접 올려놓는 방법과 기둥에 수직하중을 가하여 간접적으로 모사하는 방법이 일반적으로 사용되며, 본 연구에서는 후자의 방법을 적용하였다. 횡하중은 Fig.
- 하부 기둥에 각각 250kN 액츄에이터를 설치하고 서로 반대 방향으로 변위를 발생시켜서 반복 횡하중을 작용시켰으며, 슬래브의 4변을 상 . 하부면이 단순 지지 되도록 철제 블럭을 설치하여 횡하중의 반복 작용에 따른 반력이 형성되토록 하였다.
- 하중은 1단계로 변수 조건에 해당하는 중력하중의 크기를 기둥 하부에 설치된 가력 장치 (hydraulic jack)에서 상향 하중을 작용시킨 상태에서 2단계로 횡하중을 반복해서 점증 가력 하였다. 중력하중의 작용은 슬래브에 하중 블럭을 직접 올려놓는 방법과 기둥에 수직하중을 가하여 간접적으로 모사하는 방법이 일반적으로 사용되며, 본 연구에서는 후자의 방법을 적용하였다.
- 5d, 2d, 떨어진 위치를 각각 나타내었다. 횡하중 작용 방향과 나란한 방향 및 직교 방향으로 기둥에서 0.5d 떨어진 위험단면의 연장 선상을 따라서 각각 7개씩의 게이지를 부착하였고 그중 1개는 교차 지점에서 중복 (X3=Y3)되므로 실험체당 총 13개의 게이지로부터 철근 변형률 데이터가 측정되었으며, X1-X3 및 Y1~Y2의 5개소에는 슬래브 상부면의 콘크리트 변형률을 측정하였다.
- 중력하중의 작용은 슬래브에 하중 블럭을 직접 올려놓는 방법과 기둥에 수직하중을 가하여 간접적으로 모사하는 방법이 일반적으로 사용되며, 본 연구에서는 후자의 방법을 적용하였다. 횡하중은 Fig. 5와 같이 층간 변위비 (story drift ratio)를 기준으로 0.25, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0, 6.0%에 상응하는 변위 (4) 를 점진적으로 증가시키면서 각 사이클 당 2회씩 반복하여 작용하였다. 상 .
대상 데이터
- 실험체는 내부골조의 슬래브-기둥 접합부를 대상으로 가로 2.4 m, 세로 2.4 m, 두께 120mtn인 슬래브와 각각 <注方 = 200x400, 300x300, 400x200, 450150 mm의 단면 치수를 갖는 기둥과의 접합부를 계획하였다. 각 실험체에서 기둥 단면의 형상비 (0c=c”C2)는 0.
- 5, 1, 2, 3이 되며 위험단면 둘레 길이 (3)가 모두 일정하도록 선정함으로써 크기 효과 (3。/©의 영향이 포함되지 않도록 하였다. 압축강도 40 MPa 규격의 콘크리트와 항복강도 400 MPa 규격의 철근이 사용되었으며, 실험시의 콘크리트 압축강도 측정값은 33.3 〜37.8 MPa이었고 철근 (D10) 의 항복강도는 458 MPa로 측정되었다. 콘크리트는 슬래브와 하부 기둥을 1차로 타설한 후 상부 기둥을 2차로 타설하였으며, 슬래브와 기둥의 콘크리트강도는 동일하게 하였다.
성능/효과
- 전술한 바와 같이 ACI 318-05")의 section 21.11.5에서는 층간 변위비의 제한을 drift limit = [0.035-0.05(^/ 2 0.005와 같이 제시 하고 있으며 , 본 연구의 실험 에서 적용된 중력 전단력비 0.3인 경우 2.0% 이상의 접합부 변형 능력 (connection drift capacity)을 요구하고 있는데, 실험 결과는 모두 3.0% 이상의 변형 능력을 보였다. 또한, 이 연구에서는 중력 전단력비가 일정한 조건이므로 전반적인 변형 능력 검토를 위해서는, 다양한 중력 전단력비를 변수로 한 장방형 기둥-슬래브 접합부에 관한 실험 자료가 더 축적될 필요가 있다.
- 1) 모든 실험체는 층간 변위비 3.0%에서 최대 하중이 기록되었으며, 기둥 형상비가 감소된 실험체 S-0.5 를 제외한 3개의 실험체는 최대 하중에서 뚫림 전단파괴가 발생하였다. 슬래브의 휨 저항 유효폭이 상대적으로 증가된 S-0.
- 2) 정방형 기둥이 사용된 기준 실험체 (S-1)와 비교하면 기둥 형상비가 2〜3배 증가함에 따라서 강도는 15.2-57.6%, 강성은 17.6-60.7% 증가하였고 연성은 S-2에서는 약간 증가된 반면 S-3에서는 약 30% 정도 감소하는 경향을 보였다. 또한, 기둥 형상비가 0.
- 3) ACI 318-05”)의 drift limit은 중력 전단력비가 0.3일 때 2.0% 이상의 접합부 변형 능력 (connection drift capacity)을 요구하고 있는데, 실험 결과는 3.0% 이상으로 나타나 이 기준을 모두 만족하였으며, 기둥형 상비가 1보다 작아진 S-0.5 실험체의 경우는 변형능력이 2배 (6.0%에서 뚫림전단파괴) 높게 나타났다.
- 4) 조합 흐]중 (V+H)이 작용하는 슬래브-기둥 접합부에서 수직 전단응력과 편심 전단응력을 더하여 계산되는 현행 기준식 (식 ⑴)은 실험 결과와 비교하여 기둥 형상비가 0.5-2 범위에서는 17〜37% 안전 측으로 나타났으나, 형상비가 3인 실험체 (S-3)에서는 계산 값 보다 2배 이상 높게 나타나 위험단면 측면 길이 (们) 증가로 유발되는 모멘트 증가가 편심 전단응력에 미치는 영향이 과소평가되고 있는 것으로 나타났다. 따라서 현행 설계 기준식에서 기둥 형상비 증가에 따른 불균형모멘트 전달계수는 실험 자료에 기초한 재검토가 요구된다.
- S-0.5는 모멘트 전달 유효폭(C2+3/?)이 넓기 때문에 휨모멘트 저항이 가장 크고, 층간 변위비 3.0%에서 최대하중을 나타낸 이후 뚤림전단파괴가 발생한 층간 변위비 6.0%까지 연성적인 휨저항 능력을 발휘하였고, S-2와 S- 3의 경우 횡하중 방향의 기둥폭 (勺)이 증가하고 슬래브 유효폭 (旦 + 弗)은 감소하므로 가력 방향의 전면과 후면으로 좁은 구간에서 전단균열이 집중적으로 발생하였고, 기둥면에서 punching cone까지의 거리도 더 멀게 형성되는 경향을 나타내었다.
- 7% 증가하였고 연성은 S-2에서는 약간 증가된 반면 S-3에서는 약 30% 정도 감소하는 경향을 보였다. 또한, 기둥 형상비가 0.5인 S-0.5 실험체는 S-1 보다 강도와 강성이 각각 6.0%와 4.1% 감소한 반면에 연성은 50.1%로 크게 증가하는 것으로 나타났다.
- 5%로 하였다. 또한, 중력 전단력비 (七化)는 0.3 으로 적용하였는데, 이는 Luo와 Durrani坷의 기존 실험 자료의 검토 결과 중력 전단력비가 0.25보다 작은 경우 휨 파괴되는 경향이 있고, 층간 변위비 L5%를 만족하는 중력 전단력비의 제한이 0.4인 것을 고려하면 0.25- 0.4 범위에서 선정하는 것이 전단 거동 평가에 적절한 것으로 판단하였다.
- 54로 4% 정도 작아지는 것으로 나타났다. 반면에 기둥 형상비가 2〜3배 증가된 실험체 S-2와 S-3의 경우는 강성도 증가하여 초기 강성은 각각 72.20에서 104.08과 103.80으로 증가하였고, 층간 변위비 3.0%에서의 강성은 26.62에서 31.30과 42.79로 각각 17.6%와 60.7%씩 증가하는 것으로 나타났다.
- 슬래브-기둥 접합부에서 조합 하중 (V + H)이 작용할때 수직 전단응력과 편심 전단응력을 더하여 계산되는 현행 기준식 (식 (1))은 기둥 형싱■비가 0.5-2 범위에서는 17-37% 안전측인 결과를 보였으나, 형상비 3인 실험체 (S-3)에서는 계산값 보다 2.28배 높게 나타났으며, 이는 위험 단면 측면 길이 (为) 증가로 유발되는 횡하중 모멘트의 증가가 편심 전단응력에 미치는 영향이 과소평가되고 있는 것으로 사료된다. 따라서 현행 설계기준식에서 기둥 형상비 증가에 따른 불균형모멘트 전달계수에 대한 재평가가 필요한 것으로 사료된다.
- 연성 지수 평가 결과 peak ductility (姐는 S-1 이 2.13 이고, S-0.5는 1.84, 그리고 S-2와 S-3는 2.47과 1.46으로 나타났으며, ultimate ductility (〃“)는 각각 2.34 (S-1), 3.53 (S-0.5), 2.71 (S-2), 1.61 (S-3)로 나타났다. 정방형 기둥 접합부인 기준 실험체 S-1 과 비교할 때 S-0.
- 0%에서 나타났다. 전술한 바와 같이 ACI 318-0弭의 drift limit는 중력 전단력비가 0.3인 경우 층간 변위비 2.0% 이상의 변형 능력을 요구하고 있는데, 실험 결과는 이를 모두 만족하는 것으로 나타났다.
- 정방형 기둥 접합부인 S-1 을 기준으로 비교해 보면, S- 2와 S-3의 경우 기둥 형상비 증가에 따라서 최대 하중이 각각 15.2%와 57.6% 증가하였고, 형상비가 작아진 S-0.5 의 경우는 6.0% 감소하는 것으로 나타났다.
- 61 (S-3)로 나타났다. 정방형 기둥 접합부인 기준 실험체 S-1 과 비교할 때 S-0.5는 기둥 형상비 감소 및 휨 저항 능력의 증가로 최대 하중 이후에도 뚫림전단파괴 되기까지 변형 능력이 우수하여 ultimate ductility가 가장 크게 나타났으며, 기둥 형상비가 2배 증가된 S-2는 연성 지수가 S1 보다 약간 크게 계산 되었다. 또한, 기둥 형상비가 3인 S-3 실험체는 연성 지수가 가장 작게 계산되었는데, 이는 횡하중 방향의 기둥 치수 (c7) 증가로 인해 강성이 가장 크게 나타나므로 최대하중의 2/3 수준 (2/3旦屬에서 정의된 항복점(4)이 상대적으로 큰 값을 갖기 때문이다.
- 12는 각 사이클별 에너지소산량 (하중-변위 이력 곡선의 내부 면적)을 계산하여 누적 에너지로 나타낸 그래프이다. 층간 변위비 0.5%가 종료되는 3 사이클까지는 경미한 차이를 보이다가 4 사이클부터는 기둥 형상비가 0.5~r인 두 실험체 (S-0.5, S-1)와 2〜3인 두 실험체 (S-2, S-3)가 각각 비슷한 누적 소산 에너지량을 나타내었고, 최대 하중 이후에도 층간 변위비 6.0%까지 연성적인 파괴 거동을 보인 후 뚫림전단파괴가 일어난 S-0.5의 경우는 파괴시까지 누적된 소산 에너지량이 가장 크게 나타났다.
후속연구
- 0% 이상의 변형 능력을 보였다. 또한, 이 연구에서는 중력 전단력비가 일정한 조건이므로 전반적인 변형 능력 검토를 위해서는, 다양한 중력 전단력비를 변수로 한 장방형 기둥-슬래브 접합부에 관한 실험 자료가 더 축적될 필요가 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.