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문제 정의
- 그러나 기존의 연구에서는 편향부의 설치 및 긴장재의 배치형상 등의 변수들을 고려한 보강 성능의 검증에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 외부 긴장재로 보강한 단순 강합성보에 대한 파괴 실험을 수행하여 동일한 긴장력을 도입한 후 편향부의 유 . 무, 긴장재 편심 거리, 긴장재의 배치 형상, 긴장재의 배치 위치 등의 다양한 실험 변수를 설정하여 보강 효과의 차이를 실험을 통하여 정량적으로 분석하였다.
- 본 연구에서는 다양한 실험 변수에 따른 보강 효과의 차이를 실험적으로 분석.검토하였다.
가설 설정
- 또한, PS강연선의 제원 및 물리적 성질은 Table 2 와 같고 긴장력은 PS강재 항복강도의 50%, 60%를 가정하여 콘크리트 슬래브 상부의 인장응력에 대한 검토를 수행하였다. 그 결과 PS강재 항복강도의 60%를 도입하였을 때는 긴장력에 의한 콘크리트 슬래브 상부의 인장응력이 허용인장응력을 초과하여 콘크리트 슬래브의 허용인장응력을 벗어나지 않는 PS강재 항복강도의 50%를 기준으로 하여 각 긴장재당 93.
제안 방법
- Fig. 6는 긴장력 도입에 따른 보강효과를 살펴보기 위해 긴장력이 도입되지 않은 무보강 시험체 case 1 과 긴장력을 도입한 case 2, 7을 분석하였고, 긴장 재의 배치 위치에 따른 보강효과를 살펴보기 위해 하부플랜지로부터 이격거리를 60mm로 고정하고 하부플랜지 아래 긴장재를 설치한 case 2와 하부플랜지 위에 긴장 재를 설치한 case 7을 비교하여 보강효과를 분석하였다. Fig.
- 8m의 H 294x200x8x12 부재를 사용하였고 시험체의 물리적 성질은 Table 1과 같다. 그리고 강부재와 콘크리트 부재는 전단연결재를 사용하여 합성시켰다. 정착구는 강주형 상하부에 고장력 볼트를 사용하여 부착하였고 정착 구 전후로 보강재를 설치하여 정착구에서의 좌굴을 방지하였다.
- 무 및 편심 거리 차이에 따른 연구결과를 제시하였으나, 본연구에서는 하부플랜지 하단에 편향부를 설치함으로써 긴장 재를 절곡 배치하여 이를 통한 강합성보의 내하력의 증가 정도를 실험적으로 평가하였다. 또한, 편향 부를 1점 및 2점 절곡 배치함으로써 긴장재의 절곡 각도를 달리 하였을 경우의 내하력의 증가 정도를 평가하였다.
- 기존의 외부긴장 공법과 관련된 연구에서는 단순히 긴장력의 도입 유.무 및 편심 거리 차이에 따른 연구결과를 제시하였으나, 본연구에서는 하부플랜지 하단에 편향부를 설치함으로써 긴장 재를 절곡 배치하여 이를 통한 강합성보의 내하력의 증가 정도를 실험적으로 평가하였다. 또한, 편향 부를 1점 및 2점 절곡 배치함으로써 긴장재의 절곡 각도를 달리 하였을 경우의 내하력의 증가 정도를 평가하였다.
- 따라서 본 연구에서는 외부 긴장재로 보강한 단순 강합성보에 대한 파괴 실험을 수행하여 동일한 긴장력을 도입한 후 편향부의 유 . 무, 긴장재 편심 거리, 긴장재의 배치 형상, 긴장재의 배치 위치 등의 다양한 실험 변수를 설정하여 보강 효과의 차이를 실험을 통하여 정량적으로 분석하였다.
- 본 실험의 설계변수는 긴 장력의 도입 유.무, 편향부 설치 유무, 긴장재 편심 거리, 긴장재의 배치 형상, 긴장재의 배치 위치 등의 변수에 따른 보강 성능을 검증하였다. 자세한 설계변수는 Table 3과 같다.
- 이와 같은 편향부 설치의 보강 효과를 살펴보기 위해 case 2는 편향부를 설치를 하지 않고, case 3은 편향부를 설치하여 편향부 유.무에 따른 보강효과를 분석하였다. Fig.
- 배치형상에 따른 보강효과를 살펴보기 위해 하부플랜지 하단부터 긴장재 중심까지 거리를 160mm로 고정하고, 긴장재의 배치형상이 직선 배치된 case 4, 1 점 절곡 배치된 case 5, 2점 절곡 배치된 case 6을 비교하였다. Fig.
- 본 연구에서는 강합성보의 내하력 향상을 위해 외부긴장력을 도입할 경우 각 변수별 보강효과를 비교.분석하여 결과를 도출하였다.
- 정착구는 강주형 상하부에 고장력 볼트를 사용하여 부착하였고 정착 구 전후로 보강재를 설치하여 정착구에서의 좌굴을 방지하였다. 수직보강재는 하중이 재하되는 지점, 양단부의 지점과 정착부의 부착위치에 각각 설치를 하였다.
- 검토하였다. 실험실시 전에 Fig. 3(a)와 같이 긴장재에 게이지를 부착하여 하중재하 과정 중의 긴장재의 변형률을 측정하여 긴장 재의 응력을 체크하였다. 강재항복 및 콘크리트 파괴 이전에 긴장재가 항복하지 않도록 긴장력을 도입하였고, 긴장재의 항복 직전에 실험을 중단하여 이때의 결과값을 합성보의 극한강도로 정의하였다.
- 그리고 강부재와 콘크리트 부재는 전단연결재를 사용하여 합성시켰다. 정착구는 강주형 상하부에 고장력 볼트를 사용하여 부착하였고 정착 구 전후로 보강재를 설치하여 정착구에서의 좌굴을 방지하였다. 수직보강재는 하중이 재하되는 지점, 양단부의 지점과 정착부의 부착위치에 각각 설치를 하였다.
- 편심거리에 따른 보강효과를 살펴보기 위해 하부플랜지 하단부터 긴장재 중심까지 거리가 60mm인 case 3과 160mm인 case 4를 비교하고 편심에 따른 보강 효과를 분석하였다. Fig.
대상 데이터
- 본 실험에서 대상으로 하는 시험체의 제원은 Fig. 1과 같이 총 길이 4.0m, 지점간 길이 3.8m의 H 294x200x8x12 부재를 사용하였고 시험체의 물리적 성질은 Table 1과 같다. 그리고 강부재와 콘크리트 부재는 전단연결재를 사용하여 합성시켰다.
데이터처리
- 비교.분석하여 결과를 도출하였다. 기존의 외부긴장 공법과 관련된 연구에서는 단순히 긴장력의 도입 유.
성능/효과
- Fig. 9(a) 하중-처짐 곡선에서 3개의 곡선이 탄성구간에서는 비슷한 값을 가지고 있지만 항복점에 도달할수록 차이를 보이고 있다. Fig.
- Fig. 6(a) 하중■처짐 곡선의 관계를 비교해보면 무보강시험체 case 1보다 case 2, case 7에 대해 극한강도가 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 Fig.
- Fig. 9(b) 하중 -전단변형률 곡선에서는 case 4의 극한하중 765.57kN 에서 case 4에 대비해 case 5, case 6의 전단변형률이 각각 25%, 37%가 감소하여 2점 절곡 배치 형상을 갖는 case 6이 전단 보강효과가 더 큰 것을 알 수 있다. 또한, Fig.
- 7(a) 하중처짐 곡선에서 편향부를 설치하였을 경우, 극한강도가 증가하는 것을 알 수 있고 Fig. 7(c) 콘크리트 상부 하중- 변형률곡선에서는 case 3에서 극한응력이 증가하는 것을 알 수 있다. Fig.
- 또한 Fig. 6(b), (c)의 하중변형률의 관계에서 볼 수 있듯이 case 1에 대하여 case 2와 case 7에서는 항복강도 및 극한강도가 증가하였다.
- Fig. 7(d) 하부플랜지 하중변형률의 관계에서는 case 2에 비해 case 3에서 항복강도는 3.3%의 증가를 보였고 극한강도의 경우 10.8%의 증가를 보였다. 또한, Fig.
- 1) 편향부의 설치는 하부플랜지 하단에서 강 합성 보의 상향으로 수직력을 발생시켜 약 20% 정도의 전단변형률 감소 효과를 나타내었으며 편향부를 설치하지 않았을 경우에 비해 하부플랜지의 항복강도는 약 3%, 극한강도는 약 11%의 증가 효과를 나타내었다.
- 2) 편향부를 2점 배치하였을 경우는 1점 배치하였을 경우에 비해 보강강선의 절곡 각도가 증가하게 되어 약 37%이상 우수한 전단보강 효과를 나타내었다.
- 3) 편향부를 2점 배치하였을 경우는 1점 배치에 비해 극한 강도의 경우는 약 3%정도 증가하였으나 항복강도의 경우는 약21%가 증가하였다.
- 4) 편향부를 2점 배치하였을 경우에는 무보강 시험체에 비해서도 항복강도는 약 74%, 극한강도는 약 47% 증가였다.
- 수행하였다. 그 결과 PS강재 항복강도의 60%를 도입하였을 때는 긴장력에 의한 콘크리트 슬래브 상부의 인장응력이 허용인장응력을 초과하여 콘크리트 슬래브의 허용인장응력을 벗어나지 않는 PS강재 항복강도의 50%를 기준으로 하여 각 긴장재당 93.5kN(총 187.0kN)을 도입하였다. 시험체에 재하되는 하중은 Fig.
- 따라서, 외부긴장재를 이용한 강합성보의 내하력 증가 방안으로써 긴장재를 2점 절곡 배치하는 방안이 가장 우수한 보강성능을 가지는 것으로 나타났다.
- 이는 보강강선의 절곡각도가 증가함에 따라 강주형 복부에서 발생하는 전단변형율이 작아지며 내하력이 증가함을 알 수 있었다. 또한, 1점절곡에 비해 2점절곡 배치형상의 시험체의 보강 효과가 크게 나온 것은 1절점곡 배치형상에 비해 2절점곡 배치형상의 경우에서 편향부 설치에 위치에 따른 상향의 전단보강력의 분포 면적이 넓어져 우수한 보강효과 및 내하력 증가를 나타낸 것으로 판단된다.
- 57kN 에서 case 4에 대비해 case 5, case 6의 전단변형률이 각각 25%, 37%가 감소하여 2점 절곡 배치 형상을 갖는 case 6이 전단 보강효과가 더 큰 것을 알 수 있다. 또한, Fig. 9(d) 하부플랜지 하중-변형률 곡선에서는 case 4에 비해 case 5와 case 6은 항복강도가 각각 7.6%와 20.9%가 향상되었고, 극한강도는 1.9%와 3.1%가 향상 되었다. 이는 보강강선의 절곡각도가 증가함에 따라 강주형 복부에서 발생하는 전단변형율이 작아지며 내하력이 증가함을 알 수 있었다.
- 1%가 향상 되었다. 이는 보강강선의 절곡각도가 증가함에 따라 강주형 복부에서 발생하는 전단변형율이 작아지며 내하력이 증가함을 알 수 있었다. 또한, 1점절곡에 비해 2점절곡 배치형상의 시험체의 보강 효과가 크게 나온 것은 1절점곡 배치형상에 비해 2절점곡 배치형상의 경우에서 편향부 설치에 위치에 따른 상향의 전단보강력의 분포 면적이 넓어져 우수한 보강효과 및 내하력 증가를 나타낸 것으로 판단된다.
- 하부플랜지의 항복강도 및 극한강도를 비교한 결과 2점 절곡배치된 case 6에서 항복강도 및 극한 강도가 가장 크게 증가하였고 무보강 시험체인 case 1에 비해 2점 절곡 배치된 case 6에서 항복강도는 74.2%, 극한강도는 46.9%가 증가하였다.
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