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세장비 및 대각철근 유무에 따른 고강도 철근보강 콘크리트 연결보의 전단성능
Effect of Aspect Ratio and Diagonal Reinforcement on Shear Performance of Concrete Coupling Beams Reinforced with High-Strength Steel Bars 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.29 no.1, 2017년, pp.43 - 51  

김선우 (충남대학교 건설공학교육과) ,  장석준 (충남대학교 건축공학과) ,  윤현도 (충남대학교 건축공학과) ,  서수연 (한국교통대학교 건축공학과) ,  천영수 (한국토지주택공사 토지주택연구원 공공주택연구실)

초록
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현행 규정에 따르면, 세장비 4 미만의 연결보에 대각철근을 사용하도록 규정하고 있다. 그러나 대각선 다발철근 상세는 보 내부의 철근 배근작업을 어렵게 만들고, 이는 또한 시공불량으로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 고강도 철근(SD500 및 SD600)으로 보강된 콘크리트 연결보에 관한 실험결과를 나타내었다. 연결보 제작시 시공성을 향상시키기 위하여, 본 연구에서는 헤드바를 갖는 대구경 철근을 사용하였다. 배근상세 및 세장비를 변수로 하여, 2가지의 실규모 연결보를 제작 및 실험하였다. 전단벽을 연결하는 보의 실제 거동특성을 모사하기 위하여, 링크 조인트를 갖는 철골 구조물을 반력바닥에 설치하였다. 실험 결과, 연결보와 전단벽 접합부에서의 균열 및 철근이 항복되면서, 점차 연결보 중앙부로 손상이 진전되는 것으로 나타났다. 연결보는 FEMA 450-1의 설계변위에 대한 전단벽 층간변위 규정에 요구되는 변형능력을 충분히 갖는 것으로 나타났다. 그러나 고강도 철근으로 보강된 연결보의 상세설계를 위해서는, 다양한 세장비가 연결보의 구조거동에 미치는 영향에 관한 연구가 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As per current seismic design codes, diagonally reinforced coupling beams are restricted to coupling beams having aspect ratio below 4. However, a grouped diagonally reinforcement detail makes distribution of steel bars in the beam much harder, furthermore it may result in poor construction quality....

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 을 사용하더라도 기존 대각선 다발철근 상세와 유사한 거동 특성을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 대각철근 또는 수평철근을 배근한 연결보에 대한 기존 연구6,8) 결과를 본 연구의 실험결과와 비교․분석함으로써, 고강도 철근을 사용한 연결보의 거동특성에 미치는 변수의 영향을 평가하고자 하였다.
  • 연결보 실험체의 가력은 2,000 kN 용량의 액추에이터(actuator)를 이용하여 수평방향으로 가력하였으며, 변위제어에 의한 점증가력을 실시하였다. 또한, 동일 사이클(cycle) 별로 3회씩 반복 가력함으로써 반복 가력에 따른 강성저하를 평가하고자 하였다. 실험 진행에 따라 연결보의 상대 변위를 측정하기 위하여 별도의 변위계(LVDT)를 설치하였으며, 연결보 철근에 스트레인 게이지(strain gage)를 설치함으로써, 내부 철근의 위치별 변형특성 및 항복상태를 확인하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 SD500 및 SD600급 고강도 철근을 사용한 연결보 설계를 위한 기초자료를 제시하고자, 연결보의 전단 성능을 실험적으로 평가하였다. 또한, 대각철근 또는 수평 철근 대체상세 연결보에 관한 기존 연구결과와 비교 ․ 분석을 실시하여, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 본 연구에서는 고강도 철근을 사용한 콘크리트 연결보에 관한 기존 연구에서의 세장비 1.5 외에 세장비에 따른 연결보의 전단성능을 실험적으로 평가하고자 Table 1에 나타난 바와 같이 실물크기의 연결보 실험체를 계획하였다. Fig.
  • 1(b)에 나타난 바와 같이 대각철근 대신 헤드바인 수평철근을 주근으로 배근하였다. 이 때, 헤드바인 대각철근 및 수평철근의 정착길이는 콘크리트구조기준2)에 따라 산정하여, 고강도 철근에 대한 적용성을 평가하고자 하였다.
  • 5 외에 세장비 1 및 3, 대각철근 유무를 변수로 한 연결보의 전단성능을 실험적으로 평가함으로써 현행 기준의 적합성 여부를 평가할 수 있는 연구가 필요하다. 이를 통해 고강도 철근보강 연결보에 대한 기존 연구결과를 보완함과 더불어 향후 고강도 철근보강 연결보의 설계시 기초자료를 제시하고자 한다.
  • 이와 같은 고강도 철근을 구조 부재에 적용하기 위해서는 이에 관련된 연구를 통한 검토가 꼭 필요하다. 이에 본 연구에서는 현행 기준에서 허용하고 있는 SD500뿐만 아니라, SD600급 고강도 철근을 연결보에 적용하기 위한 연구의 일환으로써, 향후 고강도 철근의 적용 범위를 보다 확대할 수 있는 연구 자료를 제시하고자 한다. 또한, 기존 연구에서 주로 다루어졌던 세장비(ln/h) 1.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내 공동주택은 어떻게 구성되는가? 국내 공동주택의 대부분은 전단벽 구조시스템이며, 규칙적인 개구부를 갖는 벽체와 이를 연결하는 연결보(coupling beam)로 구성된다. 이때, 연결보는 구조물의 강성과 에너지 소산능력을 증진시키기 위하여 구조벽을 연결하는 요소로써 사용되고 있으며, 대부분의 경우 기하학적 제약에 의해 깊은 연결보가 사용되고 있다.
연결보의 특징은? 국내 공동주택의 대부분은 전단벽 구조시스템이며, 규칙적인 개구부를 갖는 벽체와 이를 연결하는 연결보(coupling beam)로 구성된다. 이때, 연결보는 구조물의 강성과 에너지 소산능력을 증진시키기 위하여 구조벽을 연결하는 요소로써 사용되고 있으며, 대부분의 경우 기하학적 제약에 의해 깊은 연결보가 사용되고 있다. 이에 건축구조기준1) 및 콘크리트구조기준2)에서는 세장비(ln/h)가 4 미만인 연결보는 경간 중앙에 대하여 대칭인 대각선 다발철근 보강을 허용하고 있다.
벽체 두께의 좁은 연결보 내에 대각선 다발철근을 삽입하여 보강하기 어려운 시공문제를 해결하기 위하여 어떤 연구가 진행되고 있는가? 이에 연결보에 필요한 대칭의 대각선 다발철근 상세 단순화 및 기존 상세와 동등한 성능 확보를 위한 연구3-9)가 이루어지고 있다. 한상환 등3)의 연구결과(ln/h=2.
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참고문헌 (13)

  1. Architectural Institute of Korea, "Design code for architectural structure", 2016 (in Korean). 

  2. Korean Concrete Institute, "Design Code for Concrete Structural", 2012 (in Korean). 

  3. Kwon, H. W., Jeon, Y. R., Lee, K. H., Shin, M. S., and Han, S. W., "Cyclic Behavior of High-Performance Fiber-Reinforced Cement Composite Coupling Beam Having Diagonal Reinforcement", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 25, No. 6, 2013, pp. 649-656. 

  4. Jang, S. J., Lee, M. H., and Yun, H. D., "Feasibility of Using of SFRC for Reinforcement Detail Simplifying of RC Coupling Beam", Proceeding of the Korea Concrete Institute, Vol. 28, No. 1, 2016, pp. 75-76. 

  5. Chun, Y. S., and Kim, S. Y., "Improvement of Reinforcement Details for Coupling Beam Connected to Special Shear Wall", Land & Housing Institute, 2012, 182pp. 

  6. Chun, Y. S., Park, J. Y., and Lee, J Y., "Practical Use of an Alternative Detail of the Coupling Beam in Special Shear Walls", Land & Housing Institute, 2014, 149pp. 

  7. Jung, K. Y., Jang, S. J., Kang, D. H., and Yun, H. D., "Seismic Performance of Steel Tube Reinforced Concrete Coupling Beam with Different Compressive Strength", Proceeding of the Korea Concrete Institute, Vol. 27, No. 2, 2015, pp. 137-138. 

  8. Chun, Y. S., Park, J. Y., and Lee, S. W., "Development of Non-linear Hysteretic Model for the Performance Based Design(1)", Land & Housing Institute, 2015, 130pp. 

  9. Oh, H. C., Lee, K. H., Han, S. W., Shin, M. S., and Jo, Y. W., "Hysteretic Behavior Evaluation of a RC Coupling Beam using a Steel Fiber and Diagonal Reinforcement", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 27, No. 3, 2015, pp. 288-295. 

  10. Korean Agency for Technology and Standards, Steel bars for concrete reinforcement KS D 3504: 2016, Korean Standards Association, 2016, 38p. 

  11. FEMA 450-1, "NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings and other Structures", 2003 Edition. 

  12. Kwan, A. K. H., and Zhao, Z. Z., "Cyclic Behaviour of Deep Reinforced Concrete Coupling Beams", Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Structures and Buildings, 2002, Vol. 152, No. 3, pp. 283-293. 

  13. Kim, D. H., and Lee, K. H., "Performance Evaluation of Shear Wall Coupling Beam of RC Structural Systems", Proceeding of the Korea Concrete Institute, Vol. 27, No. 1, 2015, pp. 115-116. 

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