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.
문제 정의
- 이 연구에서는 볼트접합을 이용한 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 외부접합부를 제작하여 접합부의 내진성능을 평가하였다. 실험결과를 토대로 접합부의 균열 및 파괴 양상, 횡변위각, 구조적 성능 등을 분석하여 볼트접합이 적용된 외부접합부의 내진거동에 대해 연구하였으며 기존의 현장타설 콘크리트 공법이 사용된 실험체와의 구조적 거동도 비교·분석하였다.
- 이 연구에서는 프리캐스트 콘크리트(PC)의 건식공법 유지, 부재 간 접합에 대한 시공성 향상 및 강진지역에서 프리캐스트 콘크리트 구조물의 연성 확보를 목적으로 하였다. 접합부의 개념은 Fig.
제안 방법
- 2) 이 연구에서는 실험체의 접합부 전단변형과 보 단부 회전각(beam end rotation)이 전체 층간변위비에 차지하는 비율에 대해 분석하였다. RC1, PC1, PC1-T에서 보 단부 회전각과 접합부 전단변형 이외에 보의 탄성변형이 층간변위에 크게 관여한 것으로 나타났다.
- 12에 나타내었다. 각 실험체의 모멘트 강도와 실험 결과에 나타난 최대 모멘트의 비교를 위해 강재항복시험과 콘크리트 압축강도 시험 결과값을 이용하여 도출한 모멘트 강도를 함께 나타내었다. 각 실험체의 최대 모멘트 강도에서 5% 내력이 저하된 지점의 층간변위비를 횡변형능력(drift capacity)으로 정의하였으며 이력곡선과 함께 Fig.
- 8, 1), 강연선의 유무, 정착 깊이(300 mm, 400 mm)를 변수로 한 총 5개의 실험체를 제작, 실험하여 보-기둥 접합부의 구조적 성능을 구명하였다. 또한 기존의 일체식구조인 현장타설콘크리트 보-기둥 외부접합부와의 구조적 거동을 비교 · 분석하였다. 실험을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 보 가력 시 기둥의 미끄러짐을 방지하기 위하여 측면에 반력 프레임을 추가적으로 설치하였다. 보의 편심 및 실험체의 전도를 방지하기 위해 프레임과 볼지그를 부착하였으며 가력기를 보 단부에 설치하여 변위제어방식으로 실험을 수행하였다. 전 실험체 기둥에 축하중은 가하지 않았지만 반력프레임의 설치로 인해 약간의 하중이 가해졌으며 그 값은 하중계로 측정하였다.
- 부재의 변형은 스트레인게이지와 변위계를 설치하여 측정하였으며 철근 스트레인게이지는 매설용너트와 기둥의 전단철근에 콘크리트 타설 전 부착하였다. 변위계의 설치위치는 Fig.
- 실험결과를 토대로 접합부의 균열 및 파괴 양상, 횡변위각, 구조적 성능 등을 분석하여 볼트접합이 적용된 외부접합부의 내진거동에 대해 연구하였으며 기존의 현장타설 콘크리트 공법이 사용된 실험체와의 구조적 거동도 비교·분석하였다.
- 이 연구에서는 볼트접합을 이용한 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 외부접합부를 개발하여 접합부 전단강도비(0.8, 1), 강연선의 유무, 정착 깊이(300 mm, 400 mm)를 변수로 한 총 5개의 실험체를 제작, 실험하여 보-기둥 접합부의 구조적 성능을 구명하였다. 또한 기존의 일체식구조인 현장타설콘크리트 보-기둥 외부접합부와의 구조적 거동을 비교 · 분석하였다.
- 이 연구에서는 상기 기술된 PC 접합부의 내진성능을 실험적으로 규명하기 위하여 3개의 PC 실험체를 제작하였고 일체식 철근콘크리트 구조물과의 구조적 성능비교를 위하여 모멘트 강도가 동일한 RC 실험체를 추가로 제작하였다. 모든 보-기둥 외부접합부 실험체는 실물크기로 제작하였다.
- 보의 편심 및 실험체의 전도를 방지하기 위해 프레임과 볼지그를 부착하였으며 가력기를 보 단부에 설치하여 변위제어방식으로 실험을 수행하였다. 전 실험체 기둥에 축하중은 가하지 않았지만 반력프레임의 설치로 인해 약간의 하중이 가해졌으며 그 값은 하중계로 측정하였다.
- 매설용너트는 PC 접합부에 사용된 철물 중에 유일하게 항복하는 철물이며 항복 이후 구조물의 연성적인 거동과 밀접한 관련이 있다. 콘크리트 내 정착을 위해 정착판과 연결되어 있으며 정착판에는 요철부를 만들어 볼트와의 체결 시 헤드의 회전을 방지하도록 하였다. 현장에서는 볼트만으로 간단하게 보-기둥을 조립할 수 있도록 설계하였다.
- 콘크리트 내 정착을 위해 정착판과 연결되어 있으며 정착판에는 요철부를 만들어 볼트와의 체결 시 헤드의 회전을 방지하도록 하였다. 현장에서는 볼트만으로 간단하게 보-기둥을 조립할 수 있도록 설계하였다.
대상 데이터
- 1에 나타난 바와 같다. 개발된 PC 접합부는 매설용너트(embedded nut), 전달철물(steel block), 고장력볼트(A490 bolt), 고강도 이형강봉(high-strength threaded bar)으로 구성되어있다. 기둥에 위치한 매설용너트는 볼트와 직접 체결되며 전달철물을 통해 보 끝단의 응력을 전달받아 항복하게 된다.
- 실험체 일람은 Table 1에 나타난 바와 같다. 개발된 접합부가 사용된 실험체는 PC, 일체식 철근콘크리트가 사용된 실험체는 RC로 명명하였고 1과 2의 기호를 사용하여 실험체 크기를 구분하였다. 또한 강연선이 추가된 실험체는 T를 추가하여 명명하였다.
- 이 실험에서는 7연선의 지름 12.7 mm 강연선을 사용하였다. 프리스트레스 공법을 사용하였으며 인장강도(fpu)의 85% 까지 긴장하였으나 긴장 후 약 2달 후 실험이 진행되는 동안 양단의 강연선 꼬리를 잘라내는 작업 등의 영향으로 쐐기슬립이 발생하여 로드셀 측정결과 최종적으로 인장강도의 42%의 긴장력일 때 실험이 수행되었다.
- 이 연구에서는 콘크리트 압축강도 35 MPa을 목표로 배합하였고 철근은 SD400 이형철근을 사용하였다. 이형철근 인장강도 시험결과는 Table 3, 콘크리트 강도 시험결과는 Table 4에 나타내었다.
이론/모형
- 실험체 설계강도는 Table 2에 나타난 바와 같으며 KCI 건축구조기준을 적용하여 설계하였다.7) PC 실험체의 Mn(모멘트강도)은 매설용너트가 항복하는 것을 기준으로 하였다.
- 실험체는 특수모멘트골조 구조기준에 따라 설계하였으며 실험체 상세는 Fig. 2∼6과 같다.
성능/효과
- 1) 실험체의 이력거동을 분석한 결과, 모든 실험체의 최대 모멘트는 설계 모멘트강도에 도달하였다. PC 실험체는 층간변위비 4%까지 내력의 저하가 없었으며 횡변형능력에 있어서 우수한 구조적 거동을 보여주었다.
- 1) 할선강성은 RC 실험체가 PC 실험체보다 크게 나타난다. 이는 RC 실험체의 모멘트 강도가 PC 실험체보다 크고 초기 슬립현상이 발생하지 않았기 때문이다.
- 2) RC1 실험체는 K2는 K1보다 19%, K3는 K2보다 2.8% 감소하였다. PC1 실험체는 각각 5.
- 3) 층간변위비 4% 반복가력 중에 묻힘 깊이가 300 mm인 매설용너트의 정착에 문제가 발생하기 시작하면서 정착부 상단의 콘크리트 피복이 탈락하였다. 하지만 전체적으로 층간변위비 4% 초반까지 접합부는 우수한 내진거동을 보였다.
- 4) 적은 층간변위에서는 일체식공법으로 제작된 RC1실험체보다 PC1과 PC1-T 실험체의 접합부 전단균열이 적게 발생하였지만 층간변위가 증가하면서 균열이 급속히 증가하였다. 이는 매설용너트의 정착으로 인해 RC1 실험체보다 접합부에 더욱 큰 응력이 가해지기 때문이라고 사료된다.
- 5) 개발된 PC 접합부는 횡저항 시스템으로서 우수한 구조적 거동을 보여주었다. 다만 에너지 소산 측면에 있어서는 다소 부족하였는데, 이는 설계과정에서 고려된 현상이다.
- 7) PC 실험체의 Mn(모멘트강도)은 매설용너트가 항복하는 것을 기준으로 하였다.8) PC 실험체의 모멘트강도는 식 (1), RC 실험체의 모멘트 강도는 식 (2), 조인트 전단강도는 식 (3), 접합부에 작용하는 전단력은 식 (4), 기둥에 작용하는 전단력은 식 (5)에 의해 각각 산정하였다.
- 1) 실험체의 이력거동을 분석한 결과, 모든 실험체의 최대 모멘트는 설계 모멘트강도에 도달하였다. PC 실험체는 층간변위비 4%까지 내력의 저하가 없었으며 횡변형능력에 있어서 우수한 구조적 거동을 보여주었다. PC 실험체에는 슬립현상이 많이 발생 하였지만 이는 설계개념에서 반영되어 예측한 현상으로 구조물의 내진성능에 큰 영향을 끼치지는 않았다.
- RC 실험체 제작에 사용된 철근의 항복강도가 초기 모멘트 강도 산정에 사용된 것보다 20% 정도 크게 나왔기 때문에 실험결과에 나타난 최대모멘트강도는 RC 실험체가 PC 실험체보다 크게 나타났지만 모든 실험체의 최대 모멘트는 각 실험체의 설계 모멘트 강도에 도달하였다.
- 2) 이 연구에서는 실험체의 접합부 전단변형과 보 단부 회전각(beam end rotation)이 전체 층간변위비에 차지하는 비율에 대해 분석하였다. RC1, PC1, PC1-T에서 보 단부 회전각과 접합부 전단변형 이외에 보의 탄성변형이 층간변위에 크게 관여한 것으로 나타났다. RC2과 PC2-T는 각각 보 단부 회전각 외 보의 탄성변형과 주근의 좌굴(층간변위 4%), 그리고 보의 탄성변형과 고강도 이형철근의 부착파괴가 층간변위에 기여한 것으로 판단된다.
- ② PC2-T 실험체는 층간변위비 1%에서 보의 고강도 이형강봉 주변에 균열이 발생하였으며(Fig. 11) 실험체가 파괴되기 전까지 균열이 지속적으로 증가하였다. 층간변위비 1.
- ② PC2-T 실험체는 층간변위비 4%까지 내력이 증가하였으며 최대 모멘트 1273.3 kN · m를 나타내었다.
- ② RC1 실험체는 층간변위비 3%까지 매우 좋은 구조적 거동을 보였고 층간변위비 4%에서 접합부 전단변형이 급격히 증가하였지만 PC1, PC1-T 실험체보다 우수한 구조적 거동을 보인다.
- ③ PC1-T 실험체는 층간변위비 4%까지 내력이 증가 하였고 강연선으로 인해 PC1 실험체보다 약 20% 증가한 최대모멘트 859.3 kN · m를 나타내었다.
- ④ PC1과 PC1-T 실험체는 매 횡변위율에서 3회의 반복하중에도 층간변위비 4%까지 내력의 저하가 나타나지 않는 우수한 구조적 거동을 나타내었다.
- 하지만 접합부의 균열로 인한 PC 실험체의 횡하중 저항성능의 저하는 층간변위비 4%까지 발생하지 않았다. 강연선은 접합부 전단균열제어에 효과적이었으며 강연선으로 인해 PC 실험체의 구조적 성능은 더욱 향상됨을 확인할 수 있었다.
- 또한 강연선으로 보강 시 프리스트레스에 의한 복원력으로 인해 슬립이 감소하는 효과를 확인할 수 있었다. 개발된 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 외부접합부는 RC 실험체보다 에너지소산능력 및 핀칭 면에 있어서 불리한 구조적 거동을 보였지만, 매설용너트에 집중되는 항복메커니즘은 횡변형능력을 확보하는데 있어서 적절한 것으로 판단된다.
- PC 실험체에는 슬립현상이 많이 발생 하였지만 이는 설계개념에서 반영되어 예측한 현상으로 구조물의 내진성능에 큰 영향을 끼치지는 않았다. 또한 강연선으로 보강 시 프리스트레스에 의한 복원력으로 인해 슬립이 감소하는 효과를 확인할 수 있었다. 개발된 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 외부접합부는 RC 실험체보다 에너지소산능력 및 핀칭 면에 있어서 불리한 구조적 거동을 보였지만, 매설용너트에 집중되는 항복메커니즘은 횡변형능력을 확보하는데 있어서 적절한 것으로 판단된다.
- 13에 나타내었다. 모든 실험체에서 접합부 전단변형은 층간변위가 커질수록 증가하였다.
- 세 실험체 모두 최종적으로 접합부 내에서 대각 균열 및 X형 균열이 발생하여 최종적으로 접합부 전단파괴 유형을 나타내었다.
- ① RC2 실험체는 층간변위비 1%에서 보와 접합부에 미세한 균열이 발생, 층간변위비 4%까지 보의 휨균열 정도는 증가하였지만 접합부의 균열은 미세하게 증가하였다. 층간변위비 4%에서 보의 균열 폭이 크게 증가하면서 피복이 탈락하기 시작하였으며, 층간변위비 5%에서 보 주근의 좌굴로 인해 최종적으로 파괴되었다.
- 7 mm 강연선을 사용하였다. 프리스트레스 공법을 사용하였으며 인장강도(fpu)의 85% 까지 긴장하였으나 긴장 후 약 2달 후 실험이 진행되는 동안 양단의 강연선 꼬리를 잘라내는 작업 등의 영향으로 쐐기슬립이 발생하여 로드셀 측정결과 최종적으로 인장강도의 42%의 긴장력일 때 실험이 수행되었다. 긴장 직후 및 실험수행 시 강연선의 긴장력은 신장양 측정 및 로드셀을 통해 계산하였으며 Table 5에 나타내었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.