본 연구는 콘크리트에서 인발실험(pullout test)을 통해서 인장을 가하지 않은 강연선의 부착특성을 파악하기 위한 것이다. 인장을 가하지 않은 강연선의 부착특성은 이형철근이나 인장이 가해진 강연선과는 다르게 나타난다. 본 연구에서 인장을 가하지 않은 강연선을 철근과 같은 용도로 사용하고 설계하기 위해서는 인장을 가하지 않은 강연선의 부착특성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구는 묻힘 길이($10d_b{\sim}60d_b$), 콘크리트 피복두께(45mm, 70mm, 100mm), 그리고 강연선의 직경(12.7mm : SWPC7B, 9.3mm : SWPC7A)을 주요변수로 선정하였다. 실험결과, 묻힘길이가 증가함에 따라 상대적으로 평균부착응력은 감소하는 경향을 보여주고 있으며, 묻힘길이가 ($60d_b$) 이상 확보된다면 인장을 가하지 않은 강연선의 부착성능에 기여할 수 있을 거라 판단된다.
본 연구는 콘크리트에서 인발실험(pullout test)을 통해서 인장을 가하지 않은 강연선의 부착특성을 파악하기 위한 것이다. 인장을 가하지 않은 강연선의 부착특성은 이형철근이나 인장이 가해진 강연선과는 다르게 나타난다. 본 연구에서 인장을 가하지 않은 강연선을 철근과 같은 용도로 사용하고 설계하기 위해서는 인장을 가하지 않은 강연선의 부착특성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구는 묻힘 길이($10d_b{\sim}60d_b$), 콘크리트 피복두께(45mm, 70mm, 100mm), 그리고 강연선의 직경(12.7mm : SWPC7B, 9.3mm : SWPC7A)을 주요변수로 선정하였다. 실험결과, 묻힘길이가 증가함에 따라 상대적으로 평균부착응력은 감소하는 경향을 보여주고 있으며, 묻힘길이가 ($60d_b$) 이상 확보된다면 인장을 가하지 않은 강연선의 부착성능에 기여할 수 있을 거라 판단된다.
The primary objective of this research is a study on the pullout bond characteristics of untensioned prestressing strand in concrete. The bond characteristics of untensioned prestressing strand in concrete differs from that of deformed reinforcing bar. In order to use and design untensioned prestres...
The primary objective of this research is a study on the pullout bond characteristics of untensioned prestressing strand in concrete. The bond characteristics of untensioned prestressing strand in concrete differs from that of deformed reinforcing bar. In order to use and design untensioned prestressing strand as deformed reinforcing bar, a study for bond characteristics of the untensioned prestressing strand was progressed. Major test variables are embedment length ($10d_b{\sim}60d_b$), concrete cover (45mm, 70mm, 100m) and diameter of strands. (12.7mm : SWPC7, 9.3mm : SWPC7A) As a results, these showed that average bond stress was decreased as a growing the embedment length, and then showed that the bond performance of untensioned prestressing strand was improved if embedment length was above 60$60d_b$.
The primary objective of this research is a study on the pullout bond characteristics of untensioned prestressing strand in concrete. The bond characteristics of untensioned prestressing strand in concrete differs from that of deformed reinforcing bar. In order to use and design untensioned prestressing strand as deformed reinforcing bar, a study for bond characteristics of the untensioned prestressing strand was progressed. Major test variables are embedment length ($10d_b{\sim}60d_b$), concrete cover (45mm, 70mm, 100m) and diameter of strands. (12.7mm : SWPC7, 9.3mm : SWPC7A) As a results, these showed that average bond stress was decreased as a growing the embedment length, and then showed that the bond performance of untensioned prestressing strand was improved if embedment length was above 60$60d_b$.
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문제 정의
그러나 인장을 가하지 않은 강연선의 기존의 연구(3)-⑸에서는 이형철근의 정착길이 산정식에서와 같은 다양한 영향인자를 반영하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구의 목적은 묻힘 길이, 피복두께, 강연선의 크기를 주요 변수로하여 인장을 가하지 않은 강연선의 부착특성 및 정착길이 산정을 위한 부착특성을 파악하는 것이다.
가설 설정
실제 부착응력은 균등하게 분배되지 않으나, 본 실험에서는 매립된 PS강연선을 따라 부착응력이 일정하게 분배된다고 가정하여 다음과 같이 강연선의 인발하중을 부착면적으로 나눈 평균부착응력으로 도출하였다.
제안 방법
Table 1에 나타난 바와 같이 강연선은 A계열인 7연선 12.7mm(SWPC7B)와 B계열인 9.3mm(SWPC7A) 2 종류를 사용하였으며, 묻힘길이는 강연선 직경(db)의 10배~60배(SWPC7B인 경우 ; 10db, 15db, 30db, 45db, 60db, SWPC7A인 경우 ; 10db, 20db, 30db, 45db, 60db)로 계획하였다. 그리고 피복두께는 쪼갬파괴(splitting failure)의 가능성을 배제하기 위하여 3.
파이프의 길이를 조정하여 제작하였다. 각 변수별 2개씩의 실험체를 제작하여 제작과정과 실험 중 발생하는 오차를 최소화하고자 하였다.
3mm(SWPC7A) 2 종류를 사용하였으며, 묻힘길이는 강연선 직경(db)의 10배~60배(SWPC7B인 경우 ; 10db, 15db, 30db, 45db, 60db, SWPC7A인 경우 ; 10db, 20db, 30db, 45db, 60db)로 계획하였다. 그리고 피복두께는 쪼갬파괴(splitting failure)의 가능성을 배제하기 위하여 3.5db이상(SWPC7B인 경우; 3.5db, 5.5db, 7.9db, SWPC7A인 경우; 4.8db, 7.5db, 10.8db)확보하였다. 여기서 피복두께는 콘크리트 표면에서 강연선 중심까지의 거리를 말한다.
2와 같다. 그림에서 보는 바와 같이 실험체에 매입된 강연선의 한쪽을 300kN 단동실린더를 이용하여 강연선을 인발하였으며 콘크리트와 강연선 사이의 미끄러짐은 자유단에서 변위계 (LVDT)로 측정하였다. 실험은 쪼갬파괴 되거나 뽑힘 파괴가 될 때까지 계속 진행하였다.
직육면체 블록 단면은 정사각형으로 각각 90mm x 90mm, 140mm x 140mm, 200mm x 200mm인 3종류이며, 블록 길이는 묻힘길이에 따라 400mm 와 800mm인 것으로 계획하였다. 묻힘길이의 조절은 P.V.C. 파이프를 삽입하여 P.V.C. 파이프의 길이를 조정하여 제작하였다. 각 변수별 2개씩의 실험체를 제작하여 제작과정과 실험 중 발생하는 오차를 최소화하고자 하였다.
실험체 계획은 콘크리트내의 강연선의 인발 부착 거동(pullout bond behavior)을 규명하기 위한 것으로 강연선의 직경, 묻힘길이, 콘크리트 피복두께를 변수로 하였다. 각 실험체의 일람은 Table 1과 같다.
1에 나타난 바와 같이 일정 크기의 직육면체 블록 중앙에 강연선을 배치하였다. 직육면체 블록 단면은 정사각형으로 각각 90mm x 90mm, 140mm x 140mm, 200mm x 200mm인 3종류이며, 블록 길이는 묻힘길이에 따라 400mm 와 800mm인 것으로 계획하였다. 묻힘길이의 조절은 P.
대상 데이터
2 MPa로 나타났다. 실험에 사용된 강연선(직경 12.7mm, 9.3mm 7연선)의 인장 시험결과는 Table 2와 같다.
실험체 형상은 Fig. 1에 나타난 바와 같이 일정 크기의 직육면체 블록 중앙에 강연선을 배치하였다. 직육면체 블록 단면은 정사각형으로 각각 90mm x 90mm, 140mm x 140mm, 200mm x 200mm인 3종류이며, 블록 길이는 묻힘길이에 따라 400mm 와 800mm인 것으로 계획하였다.
재료시험에서 얻은 강연선의 인장강도는 각각 1940 MPa (12.7mm), 1864MPa (9.3mm)이다(Table 2 참조). A계열과 B계열의 초기 미끄러짐 발생 시의 인장강도(fps(i))와 최대인장 강도의 값(fps(max))은 Table 3에 나타나 있다.
이론/모형
본 연구에서는 기존연구(3), (4)를 바탕으로 일면 인발실험법을 채택하여 부착거동을 파악하였다. 인발 실험을 위한 실험장치는 Fig.
성능/효과
1) 묻힘길이가 60db, 45db인 실험체는 강연선 지름, 피복두께에 관계없이 모두 쪼갬파괴(splitting failure)가 발생되었으며, 묻힘길이가 30db 이하인 실험체는 모두 뽑힘파괴(pullout failure)로 나타나 인장을 가하지 않은 강연선의 뽑힘파괴를 배제하기 위해서는 묻힘길이가 최소 45db 이상 확보되어야 할 것으로 판단된다.
2) 하중-미끄러짐 곡선상에서 같은 조건에서 A 계열 실험체가 B계열 실험체 보다 더 큰 하중을 부담하는 것으로 나타났으며, 묻힘길이가 증가함에 따라 상대적으로 평균부착응력은 감소하는 경향을 보여주고 있다.
3) 최종파괴시의 부착응력은 묻힘길이 및 피복두께에 따라 A계열 실험체는 3.86MPa ~ 8.32MPa, B계열 실험체는 3.56MPa ~ 10.87MPa 범위내에 있으며, 초기 미끄러짐에 대한 부착응력은 2MPa 내외 수준인 것으로 나타났다. 그러나 강연선 크기, 피복두께, 묻힘길이 등 변수에 따른 일정한 경향은 보여주지 않았다.
4) 묻힘길이가 10db에서 fps(i)/fpu 비율은 1%~7% 수준으로 부착성능을 발휘하기에는 부족한 것으로 나타났다. 그러나 묻힘길이가 60db에서는 fps(i)/fpu 비율이 11%~37%까지 증가하고 또한, 묻힘길이가 60db인 일부 실험체에서 fps(ult.
8은 모든 실험체를 묻힘길이에 따른 부착강도를 비교하여 나타낸 것이다. 서두에서 언급했듯이 묻힘길이가 증가할수록 부착강도는 작아지는 경향을 보여주고 있으며, 다른 변수에 대해서는 큰 영향이 없는것으로 나타났다.
실험체에 사용한 콘크리트의 설계 압축강도는 30 MPa 계획하였으며, 압축강도 시험결과 34.2 MPa로 나타났다. 실험에 사용된 강연선(직경 12.
후속연구
37까지 증가하고 있음을 보여주고 있다. 또한, 묻힘길이가 60db인 일부 실험체에서 fps(ult.i)/fpu의 실험값이 강연선의 재료시험시의 인장강도에 도달되고 미끄러짐이 발생되더라도 지속적인 하중증가를 보여주고 있어 묻힘길이가 충분히 확보된다면 부착성능에 기여할 수 있을 거라 판단된다.
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