프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.
프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.
Five half-scale beam-to-column connections in a precast concrete frame were tested with cyclic loading that simulated earthquake-type motions. Five half -scale interior beam-column assemblies representing a portion of a frame subjected to simulated seismic loading were tested, including one monolith...
Five half-scale beam-to-column connections in a precast concrete frame were tested with cyclic loading that simulated earthquake-type motions. Five half -scale interior beam-column assemblies representing a portion of a frame subjected to simulated seismic loading were tested, including one monolithic specimen and four precast specimens. Variables included the detailing used at the joint to achieve a structural continuity of the beam reinforcement, and the type of special reinforcement in the connection (whether ECC or transverse reinforcement). The specimen design followed the strong-column-weak-beam concept. The beam reinforcement was purposely designed and detailed to develop plastic hinges at the beam and to impose large inelastic shear force demands into the joint. The joint performance was evaluated on the basis of connection strength, stiffness, energy dissipation, and drift capacity. From the test results, the plastic hinges at the beam controlled the specimen failure. In general, the performance of the beam-to-column connections was satisfactory. The joint strength was 1.15 times of that expected for monolithic reinforced concrete construction. The specimen behavior was ductile due to tensile deformability by ECC and the yielding steel plate, while the strength was nearly constant up to a drift of 3.5 percent.
Five half-scale beam-to-column connections in a precast concrete frame were tested with cyclic loading that simulated earthquake-type motions. Five half -scale interior beam-column assemblies representing a portion of a frame subjected to simulated seismic loading were tested, including one monolithic specimen and four precast specimens. Variables included the detailing used at the joint to achieve a structural continuity of the beam reinforcement, and the type of special reinforcement in the connection (whether ECC or transverse reinforcement). The specimen design followed the strong-column-weak-beam concept. The beam reinforcement was purposely designed and detailed to develop plastic hinges at the beam and to impose large inelastic shear force demands into the joint. The joint performance was evaluated on the basis of connection strength, stiffness, energy dissipation, and drift capacity. From the test results, the plastic hinges at the beam controlled the specimen failure. In general, the performance of the beam-to-column connections was satisfactory. The joint strength was 1.15 times of that expected for monolithic reinforced concrete construction. The specimen behavior was ductile due to tensile deformability by ECC and the yielding steel plate, while the strength was nearly constant up to a drift of 3.5 percent.
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문제 정의
그러나 연결부위에 대한 시공성 및 경제성확보의 어려움과 설계지침의 미비로 인하여 지진지역에서의 완전한 적용은 다소 제한되어 왔다. PC 구조 사용에 있어 현장타설 RC 구조의 사용을 권장하는 관례적 조항은 지진지역에서의 사용을 주저하게 하고 있으며, 이러한 세부 설계조건은 현장타설 RC 구조와 같은 높은 에너지소산능력과 연성능력을 확보하기 위한 표준 방법론을 제시하게 되었다.(ITC) 이는 강진 이후에도 구조물이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 큰 비탄성 변형을 경험한 후 결합부의 높은 에너지 흡수 능력을 요구하고 있으며 일정 수준의 강도 저감을 제한하고 있다.
본 연구에서는 1/2 축소 실험체의 내부 접합부를 대상으로 부분 구조체에 대하여 내진 성능을 평가하기 위한 반복 하중 가력 실험을 계획하였다. 실험체 설치 상세는 그림 3과 같다.
본 연구에서는 철골연결재 및 고인성섬유복합체를 사용하여 새로운 PC 보-기둥 접합상세를 개발하여 개발된 상세의 구조적 특성을 파악하고자 반복 하중 부분 구조체 실험을 수행하여 다음과 같은 연구결과를 얻었다.
또한 접합부 내에 타설된 ECC의 경우 합성섬유를 시멘트 체적비 1%정도 투입하여 보통 콘크리트나 섬유보강 콘크리트(Fibber Reinforced Concrete; FRC)보다 1~6%의 인장변형능력(Tensile Deformability)을 확보할 수 있도록 하였다. 이는 지진 등과 같은 수평하중에 의해 발생하는 전단력에 충분한 인성확보가 가능하여 접합부의 내진성능 향상을 기대할 수 있도록 하였다. 또한 본 연구에서 제안하고 있는 ECC는 유동성 확보가 필수적으로 합성섬유의 종류 및 체적비등을 변화시켜 타설용 ECC를 새롭게 개발하여 적용하였다.
현행 미국 기준에서는 특별 모멘트 구조(PC,PSC)의 경우 소성힌지를 접합부가 아닌 보 내부로 이동시켜 일체식 철근콘크리트 구조와 동일한 성능을 보유하도록 하고 있다. 이에 본 연구에서는 PC U형단면에 철골 연결재 및 ECC를 적용한 보-기둥 접합부에서 부재간 응력 불연속이 나타나지 않고 일체식 구조와 마찬가지로 부재각이 증가함에 따라 소성힌지가 보 내부로 발달 될 수 있는지를 평가하기 위해 기둥면에서 최대 2d까지 설치된 보 주철근의 응력분포를 그림 6에 나타내었다.
이에 본 연구에서는 PC보-기둥 내부 접합부를 대상으로 새롭게 개발된 접합부의 구조적 특성을 파악하고, 중진지역에서의 접합부 요구성능을 만족하여 현장적용 가능 여부를 실험적으로 평가하고자 한다.
접합부에 배근된 횡방향 철근비가 증가함에 따라 접합부의 전단강도는 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 개발된 접합 상세의 횡보강근의 유효성 평가를 위해 inside계열 실험체 중 ECC 타설면적이 작은 PC-I-25 실험체를 제외한 4개의 실험체에 대해 접합부의 전단변형각 및 접합부 횡보강근의 응력변화를 분석하였다.
제안 방법
9범위의 휨 강성비를 취할 경우 보-기둥 접합부의 강도가 개선되는 것으로 알려져 있다.(14),(15) 이를 바탕으로 본 연구에서 개발된 접합상세의 휨강도비에 따른 영향을 파악하기 위해 기준 실험체의 경우 기준에서 제안하고 있는 범위 내의 1.6배의 휨 강도비를 산정하였으며 PC 실험체의 경우 기준 실험체 보다 낮은 1.3배의 휨강도비로 계획하였다. 접합부 형태에 있어 기둥면에서 결합부가 형성되는 inside계열 실험체와 기둥면에서 일정위치(0.
보의 양 단부에는 회전이 가능한 유압힌지를 부착하였으며 로드 셀(Loadcell)을 설치하였다. 기둥 양 단부에는 플레이트 판과 축력봉을 이용하여 횡력이 가해지는 동안 일정 축하중 (0.1fckAg=약 400kN)이 작용하도록 하였으며 하부에는 회전이 가능하도록 힌지를 설치하였다. 반복가력은 기둥 단부에서 1000kN 용량의 엑츄에이터를 사용하였으며, 보의 횡좌굴을 방지하기 위해 양측 보 중간에 힌지가 설치된 철골 지지대를 설치하였다.
이는 지진 등과 같은 수평하중에 의해 발생하는 전단력에 충분한 인성확보가 가능하여 접합부의 내진성능 향상을 기대할 수 있도록 하였다. 또한 본 연구에서 제안하고 있는 ECC는 유동성 확보가 필수적으로 합성섬유의 종류 및 체적비등을 변화시켜 타설용 ECC를 새롭게 개발하여 적용하였다. 이러한 접합부 상세는 접합부에서 교차되는 철근의 상호간섭이 없으며 PC 보의 하부철근이 외부로 돌출되지 않아 공장에서 제작이 용이하다.
개발된 상세의 특징은 각 부재 간 접합을 철물을 통해 간단하게 연결이 가능하여 시공성이 우수하다. 또한 접합부 내에 타설된 ECC의 경우 합성섬유를 시멘트 체적비 1%정도 투입하여 보통 콘크리트나 섬유보강 콘크리트(Fibber Reinforced Concrete; FRC)보다 1~6%의 인장변형능력(Tensile Deformability)을 확보할 수 있도록 하였다. 이는 지진 등과 같은 수평하중에 의해 발생하는 전단력에 충분한 인성확보가 가능하여 접합부의 내진성능 향상을 기대할 수 있도록 하였다.
1fckAg=약 400kN)이 작용하도록 하였으며 하부에는 회전이 가능하도록 힌지를 설치하였다. 반복가력은 기둥 단부에서 1000kN 용량의 엑츄에이터를 사용하였으며, 보의 횡좌굴을 방지하기 위해 양측 보 중간에 힌지가 설치된 철골 지지대를 설치하였다.
본 연구에서 개발된 PC접합부의 내진성능을 분석하기 위해 보와 기둥이 십자형으로 연결된 내부 실험체를 계획하였으며, 구조적 성능에 중요한 영향을 미치는 U자형 보에 타설되는 ECC의 면적과 보와 기둥의 휨 강도비 및 접합부내의 횡보강근 유무, 접합부 상세를 주요 실험 변수로 하였다. 보 및 접합면에 타설될 ECC의 높은 인장변형능력에 따라 보-기둥 접합면에 발생하는 소성힌지를 보의 내측으로 확산 시킬 수 있어, 보에 타설될 ECC의 범위를 기존연구에서(9) 제안된 소성힌지의 이동위치인 1.0d를 기준으로 0.7d(250mm)와 1.4d(500mm)로 설정하였다.
본 연구에서 개발된 PC접합부의 내진성능을 분석하기 위해 보와 기둥이 십자형으로 연결된 내부 실험체를 계획하였으며, 구조적 성능에 중요한 영향을 미치는 U자형 보에 타설되는 ECC의 면적과 보와 기둥의 휨 강도비 및 접합부내의 횡보강근 유무, 접합부 상세를 주요 실험 변수로 하였다. 보 및 접합면에 타설될 ECC의 높은 인장변형능력에 따라 보-기둥 접합면에 발생하는 소성힌지를 보의 내측으로 확산 시킬 수 있어, 보에 타설될 ECC의 범위를 기존연구에서(9) 제안된 소성힌지의 이동위치인 1.
콘크리트의 공칭압축강도는 27MPa이며, 연결철물 및 철근은 SD40이다. 볼트의 조임력을 통해 접합부의 강성 성능이 개선되도록 하였다.
전술한 PC공법의 문제를 해결하기 위해 그림 1과 같이 접합부의 시공성 및 단절된 PC부재간의 효율적인 응력전달을 위해 철골연결재 및 HPFRCCs의 일종인 ECC (Engineered Cementitious Composite)를 적용한 새로운 접합상세를 개발하였다. 철골연결재는 PC 기둥 및 보에 매립되어 제작되는 철골 각관과 철판을 현장에서 볼트 접합시킨 후 접합부 일부에 ECC를 타설하여 작업을 완료하도록 계획하였다.
3배의 휨강도비로 계획하였다. 접합부 형태에 있어 기둥면에서 결합부가 형성되는 inside계열 실험체와 기둥면에서 일정위치(0.3d)떨어져 결합부가 형성되는 outside계열 두 가지 형태를 대상으로 하였으며, inside 계열 실험체를 대상으로 접합부 횡보강근 효과에 대한 평가를 수행하였다.
전술한 PC공법의 문제를 해결하기 위해 그림 1과 같이 접합부의 시공성 및 단절된 PC부재간의 효율적인 응력전달을 위해 철골연결재 및 HPFRCCs의 일종인 ECC (Engineered Cementitious Composite)를 적용한 새로운 접합상세를 개발하였다. 철골연결재는 PC 기둥 및 보에 매립되어 제작되는 철골 각관과 철판을 현장에서 볼트 접합시킨 후 접합부 일부에 ECC를 타설하여 작업을 완료하도록 계획하였다. 개발된 상세의 특징은 각 부재 간 접합을 철물을 통해 간단하게 연결이 가능하여 시공성이 우수하다.
이론/모형
가력 프로그램은 ACI T1.1-01(13)의 모멘트 프레임에 대한 내진 성능 실험 방안을 참고하였다. ACI 내진 성능 평가기준에서는 drift ratio 3.
각 실험체의 구조성능은 ACI T1.1-01에 따라 평가하였으며 표 3에 정리하여 나타내었다. 강도는 강진 이후에도 구조물 붕괴를 방지하기 위해 부재각 3.
실험체 상세는 그림 2와 같으며 실험체 사용된 소재 및 제품의 성능은 KS기준에 의거하여 실험 및 분석하였으며 그 결과는 표 1에 나타내었다.
이와 같은 파괴를 유도하기 위해 보의 주인장철근 항복시점의 강도보다 접합부의 설계강도를 크게 하여야 한다. 이에 따라 모든 실험체는 보의 항복이후 접합부 파괴되는 실험체로 계획하였으며 접합부의 내력은 식 (1)과 같이 ACI 318-05(10) 기준의 Type 2에 의해 계산하였다.(16)
성능/효과
1. 모든 실험체의 파괴는 보의 휨파괴가 선행되는 파괴모드를 보였으며, 철골연결재 및 ECC를 적용하여 일부에 현장타설된 4의 PC 실험체는 최종파괴에 이를 때까지 일체식 거동형태를 보였다.
2. 개발된 접합상세의 거동특성을 분석한 결과 연결철물 및 ECC의 사용을 통해 부재간 응력의 불연속은 나타나지 않았으며 보 및 접합부에 작용하는 하중을 효과적으로 전달하고 있는 것으로 나타났다.
3. 두 계열의(in & outside) 상이한 접합상세에 따른 실험체의 최대강도는 기준 실험체에 비해 15%정도 향상되는 연구결과를 얻었으며 outside계열의 실험체가 inside계열 실험체에 비해 우수한 강도 성능 및 에너지 소산능력을 갖는 것으로 나타났다.
4. 접합부의 전단강도에 있어 횡방향 보강근은 접합부의 성능에 비례하여 증가하는 기존연구결과를 입증하였다. 그러나 본 연구에서 제안하고 있는 접합부에서 횡보강근 설치에 따른 강도개선 능력은 ECC및 철골연결재의 구속효과 증대로 인해 미비한 것으로 나타났으나, 접합부의 균열제어에 있어 필요한 것으로 판단된다.
5. 개발된 보-기둥 접합상세는 ACI에서 제안하고 있는 구조성능 지침에서 제안하고 있는 평가기준에 의해 우수한 내진성능을 확보하고 있는 것으로 나타났다.
1-01(13)의 모멘트 프레임에 대한 내진 성능 실험 방안을 참고하였다. ACI 내진 성능 평가기준에서는 drift ratio 3.5%까지 가력하도록 제안하였으나 본 연구에서는 실험체의 파괴양상을 파악하기 위해 drift ratio 4.25%까지 변위 제어하였다.
ACI에서는 구조물의 안정적인 에너지소산 능력을 확보하기 위해 drift 3.5%의 세 번째 사이클에 대하여 에너지소산율이 1/8(=0.125)을 넘도록 요구하고 있으며 표 3과 같이 3.5%와 4.25%에 대하여 분석한 결과 모두 만족하는 결과를 나타냈다.
철골연결재는 PC 기둥 및 보에 매립되어 제작되는 철골 각관과 철판을 현장에서 볼트 접합시킨 후 접합부 일부에 ECC를 타설하여 작업을 완료하도록 계획하였다. 개발된 상세의 특징은 각 부재 간 접합을 철물을 통해 간단하게 연결이 가능하여 시공성이 우수하다. 또한 접합부 내에 타설된 ECC의 경우 합성섬유를 시멘트 체적비 1%정도 투입하여 보통 콘크리트나 섬유보강 콘크리트(Fibber Reinforced Concrete; FRC)보다 1~6%의 인장변형능력(Tensile Deformability)을 확보할 수 있도록 하였다.
균열 양상을 관찰한 결과 개발된 PC 접합부의 경우 철골 연결재 및 ECC의 타설범위에 따라 일정 길이의 소성 힌지를 유도할 수 있는 것으로 나타났으며, 소성힌지 보강 범위는 변수와 상관없이 0.7d(250mm)가 효율적인 것으로 나타났다.
접합영역을 철골 연결재 및 ECC를 사용한 두 개의 PC 실험체의 최대내력은 기준실험체에 비해 평균 15% 증가하는 것으로 나타났으며 접합상세에 따른 내력의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 그러나 보에 타설면적을 증가시켜 소성힌지 구간을 확대한 경우 내력 상승의 영향은 적으나(약 6%의 내력 향상) 연성능력이 개선되는 효과가 있는 것으로 나타났다. 이를 통해 ECC의 소성힌지 확대 구역은 outside 계열의 경우 250mm(0.
모든 실험체에서 비탄성이력 싸이클이 증가함에 따라 강성이 저하되는 특성을 나타내고 있으나 상대적으로 보의 강도가 높은 outside계열 실험체의 강성이 크게 나타났다. 기둥면에서 일정거리 떨어져 접합된 outside계열의 실험체는 연성능력이 탁월한 ECC 보강범위에 따라 강성의 감소는 크게 나타났으며 부재각 2% 이후에서는 2배 정도 차이가 나는 것으로 나타났다. 이에 반해 inside계열 실험체의 경우 일체 타설된 실험체와 유사한 강성크기와 감소 경향을 보였으나 부재각 1.
정⋅ 부방향 가력시 최대 변위점을 잇는 강성의 변화를 초기 항복강성에 대한 비율로 나타낸 것이다. 모든 실험체에서 비탄성이력 싸이클이 증가함에 따라 강성이 저하되는 특성을 나타내고 있으나 상대적으로 보의 강도가 높은 outside계열 실험체의 강성이 크게 나타났다. 기둥면에서 일정거리 떨어져 접합된 outside계열의 실험체는 연성능력이 탁월한 ECC 보강범위에 따라 강성의 감소는 크게 나타났으며 부재각 2% 이후에서는 2배 정도 차이가 나는 것으로 나타났다.
보에서 발생된 균열은 대부분 휨에 의한 균열이 부재축에 수직한 방향으로 발생하였다. 모든 실험체의 초기균열 발생위치는 보와 기둥의 접합계면에서 발생하였으며, 좌우로 일정한 간격의 수직휨 균열이 지지부로 확산되는 양상을 보였다.
5%이후 강도의 75%이상을 유지하도록 하고 있다. 본 연구에서 개발된 접합부의 경우 부재각 3.5%를 경험한 마지막 사이클의 강도가 75% 이상을 유지하고 있는 것으로 나타났다.
기둥면에서 일정거리 떨어져 접합된 outside계열의 실험체는 연성능력이 탁월한 ECC 보강범위에 따라 강성의 감소는 크게 나타났으며 부재각 2% 이후에서는 2배 정도 차이가 나는 것으로 나타났다. 이에 반해 inside계열 실험체의 경우 일체 타설된 실험체와 유사한 강성크기와 감소 경향을 보였으나 부재각 1.5%이후 기준실험체에 비해 안정된 강성저하 특성을 보였다. 다만, insid계열 실험체의 경우 부재각 1%이후 강성의 감소가 둔화되는 현상을 보였으며, 이는 접합부 및 소성힌지 영역에 ECC를 적용할 경우 콘크리트의 인장변형능력이 향상되어 나타나는 변형경화현상에 따른 것으로 판단된다.
0d 위치에서 철판과 연결된 철근은 부재각 2% 내에서 항복하는 것으로 나타났다. 이에 반해 전단여유율이 1.54이며, 휨강도비가 1.3인 inside계열 실험체의 경우 2.0d위치에서의 철근의 항복은 부재각 2%를 넘어서 항복하는 것으로 나타났으며, 이는 전단여유율이 커 부재의 연성능력이 크기때문으로 판단된다. 또한 ECC 타설면적이 작은 경우 철판 연결재 및 철근의 응력이 커지는 것으로 나타났으며 이는 ECC와 콘크리트와의 부착응력의 크기에 따른 것으로 사료된다.
일체 타설된 RC 실험체의 경우 부재각 3.5%에서 최대강도를(119kN) 나타내었으며 부재각 4.25%까지 급격한 하중 감소 없이 안정적인 이력거동을 보였다. Outside계열 실험체 중 보에 타설된 ECC 면적이 500mm(1.
이러한 접합부의 시공성 향상을 위해 Khaloo(8)에 의해 개발된 철근 관통형 접합상세는 하프 PC 보의 하부 철근을 PC 보-기둥 접합부 내에서 정착시키지 않고 이음 연결재를 사용하여 접합면의 보에서 이음 하도록 개발하였다. 접합부의 성능은 축하중에 의해 크게 좌우되며 접합길이 내에 설치된 수평 횡 보강근이 변형성능에 많은 영향을 주는 것으로 나타났으며, 대부분의 연구결과는 내진성능이 우수한 것으로 나타났으나 시공성에 따른 현장 적용성은 크지 않은 것으로 판단된다.
25%까지 이상적인 이력거동을 보였다. 접합영역을 철골 연결재 및 ECC를 사용하여, ECC 타설면적을 증가시켜 보의 소성힌지 구간을 확대 보강한 경우 강도 증진 효과 또한 15%정도 향상되는 것으로 나타났다. 이에 반해 기둥과 동일한 면에서 보와 결합되는 상세를 갖는 inside계열 실험체중 PC-IH-50 실험체의 경우 부재각 4.
5%까지 안정적인 이력 거동을 나타내었다. 접합영역을 철골 연결재 및 ECC를 사용한 두 개의 PC 실험체의 최대내력은 기준실험체에 비해 평균 15% 증가하는 것으로 나타났으며 접합상세에 따른 내력의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 그러나 보에 타설면적을 증가시켜 소성힌지 구간을 확대한 경우 내력 상승의 영향은 적으나(약 6%의 내력 향상) 연성능력이 개선되는 효과가 있는 것으로 나타났다.
그림 5에 보-기둥 접합부의 하중-변위 곡선을 나타내었다. 최대 하중은 일체 타설된 실험체에 비해 철근 연결재 및 ECC를 사용하여 부분 습식 접합된 PC 실험체가 높게 나타났다.
후속연구
접합부의 전단강도에 있어 횡방향 보강근은 접합부의 성능에 비례하여 증가하는 기존연구결과를 입증하였다. 그러나 본 연구에서 제안하고 있는 접합부에서 횡보강근 설치에 따른 강도개선 능력은 ECC및 철골연결재의 구속효과 증대로 인해 미비한 것으로 나타났으나, 접합부의 균열제어에 있어 필요한 것으로 판단된다.(inside계열 실험결과)
두 계열의(in & outside) 상이한 접합상세에 따른 실험체의 최대강도는 기준 실험체에 비해 15%정도 향상되는 연구결과를 얻었으며 outside계열의 실험체가 inside계열 실험체에 비해 우수한 강도 성능 및 에너지 소산능력을 갖는 것으로 나타났다. 또한 각 계열별 보의 소성힌지 구간을 확대 보강한 경우 강도 증진 효과는 15%정도 향상되는 것으로 나타났으며, 이는 기둥에 작용하는 하중을 접합부 및 보로 효과적으로 전달할 수 있는 확대 구역은 250mm(0.7d)만으로도 가능할 것으로 판단되며 적정보강 구역은 추가적인 연구가 필요하지만 보 길이에 대해 l/8~l/4 사이의 범위를 갖고 있는 것으로 사료된다.
그러나 보에 타설면적을 증가시켜 소성힌지 구간을 확대한 경우 내력 상승의 영향은 적으나(약 6%의 내력 향상) 연성능력이 개선되는 효과가 있는 것으로 나타났다. 이를 통해 ECC의 소성힌지 확대 구역은 outside 계열의 경우 250mm(0.7d), inside계열의 경우 500mm(1.4d)로 기둥에 작용하는 하중을 접합부 및 보로 효과적으로 전달할 수 있을 것으로 사료되며, 적정 보강 구역은 추가적인 연구가 필요하지만 보 길이에 대해 l/8~l/4 사이의 범위를 갖고 있는 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
프리캐스트 콘크리트는 어떤 수단으로 널리 채택되어 왔는가?
프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete 이하; PC)는 구조물의 안전성, 내구성, 신뢰성, 고품질, 비용절감 효과를 위한 실용적인 수단으로 널리 채택되어 왔다. 그러나 연결부위에 대한 시공성 및 경제성확보의 어려움과 설계지침의 미비로 인하여 지진지역에서의 완전한 적용은 다소 제한되어 왔다.
본 논문에서 수행한 프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험의 결과는 어떠한가?
접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.
콘크리트 구조물의 한계점은 무엇인가?
일반적으로 콘크리트 구조물은 지진하중과 같은 심각한 비탄성 변형을 일으키는 반복주기하중을 경험할 경우 보나 기둥의 부재 요소보다는 응력부담이 상대적으로 큰 접합부가 취약하며, PC 구조의 경우 부재 간 단절에 의한 응력 불연속 구간이 접합부에 형성되어 일체 타설된 RC 구조와 같은 성능을 발휘하기가 쉽지 않다. 이에 일반적으로 국내에서 사용되고 있는 대부분의 PC 골조 건물들은 PC부재 간 접합부에 부분 PC(이하; half PC)를 적용하여 현장 타설부에 의해 일체화된 성능을 발휘하도록 하고 있다.
참고문헌 (18)
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