정착구의 성능 평가를 위한 대부분의 기존연구와 성능실험들이 ETAG 013 규정에 따라 실험체를 제작하고 실험을 수행한 것으로 명시해오고 있다. 하지만 실험체에 사용된 파열력 보강 철근이나 보조보강철근이 ETAG 013에서 규정된 별도의 승인이 불필요한 최소 철근량을 초과 배치하여 실험이 수행되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ETAG 013 규정에 대한 올바른 이해와 실험을 위해 ETAG 013 규정에서 명시하는 하중전달실험 방법과 성능기준에 대해 고찰하고, 상용화된 PT정착구 시스템을 적용하여 고강도 콘크리트, 고장력 강연선을 변수로 한 실험체를 제작하고 하중전달실험을 수행하여 원형 정착구 시스템의 성능과 보조보강철근의 상관성을 평가하였다. 실험 결과, ETAG 013 규정이 적절한 크기 및 강도의 실험체와 파열력 보강철근을 사용하지 않으면 성능을 만족하지 않는 매우 엄격한 규정임이 확인되었으며, 보조보강철근의 양을 증가 시키는 것이 아니라 실험체의 크기를 최소치수로 한정짓지 않고 규정에 따라 15%크게 적용하는 방법으로 실험을 수행하는 것이 바람직한 것으로 평가되었다.
정착구의 성능 평가를 위한 대부분의 기존연구와 성능실험들이 ETAG 013 규정에 따라 실험체를 제작하고 실험을 수행한 것으로 명시해오고 있다. 하지만 실험체에 사용된 파열력 보강 철근이나 보조보강철근이 ETAG 013에서 규정된 별도의 승인이 불필요한 최소 철근량을 초과 배치하여 실험이 수행되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ETAG 013 규정에 대한 올바른 이해와 실험을 위해 ETAG 013 규정에서 명시하는 하중전달실험 방법과 성능기준에 대해 고찰하고, 상용화된 PT정착구 시스템을 적용하여 고강도 콘크리트, 고장력 강연선을 변수로 한 실험체를 제작하고 하중전달실험을 수행하여 원형 정착구 시스템의 성능과 보조보강철근의 상관성을 평가하였다. 실험 결과, ETAG 013 규정이 적절한 크기 및 강도의 실험체와 파열력 보강철근을 사용하지 않으면 성능을 만족하지 않는 매우 엄격한 규정임이 확인되었으며, 보조보강철근의 양을 증가 시키는 것이 아니라 실험체의 크기를 최소치수로 한정짓지 않고 규정에 따라 15%크게 적용하는 방법으로 실험을 수행하는 것이 바람직한 것으로 평가되었다.
Load transfer experiments have been carried out to evaluate the performance of the anchorage and it has been stated that the specimens were manufactured and tested according to ETAG 013. On the other hand, the amount of spiral reinforcement and auxiliary reinforcement exceeded the amount specified i...
Load transfer experiments have been carried out to evaluate the performance of the anchorage and it has been stated that the specimens were manufactured and tested according to ETAG 013. On the other hand, the amount of spiral reinforcement and auxiliary reinforcement exceeded the amount specified in ETAG 013. In this study, the load transfer test method and the criteria specified in ETAG 013 were considered and the PT anchorage system was applied to manufacture specimens with high strength concrete and a high tensile prestressing strand. A load transfer test according to ETAG 013 was performed to evaluate the performance of the circular anchorage. As a result, it was confirmed that ETAG 013 is a very strict specification that does not satisfy the performance of an anchorage unless the specimens of an appropriate size and spiral reinforcement are used. To assess the stability of the specimens, increasing the size of the specimen by 15%, rather than increasing the amount of auxiliary reinforcement, is considered to be the correct method in accordance with ETAG 013.
Load transfer experiments have been carried out to evaluate the performance of the anchorage and it has been stated that the specimens were manufactured and tested according to ETAG 013. On the other hand, the amount of spiral reinforcement and auxiliary reinforcement exceeded the amount specified in ETAG 013. In this study, the load transfer test method and the criteria specified in ETAG 013 were considered and the PT anchorage system was applied to manufacture specimens with high strength concrete and a high tensile prestressing strand. A load transfer test according to ETAG 013 was performed to evaluate the performance of the circular anchorage. As a result, it was confirmed that ETAG 013 is a very strict specification that does not satisfy the performance of an anchorage unless the specimens of an appropriate size and spiral reinforcement are used. To assess the stability of the specimens, increasing the size of the specimen by 15%, rather than increasing the amount of auxiliary reinforcement, is considered to be the correct method in accordance with ETAG 013.
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문제 정의
또한, 시험성적서에 ‘ETAG 013 규정에 따름’이라고 표기하고 있으나, 제작된 실험체에 사용된 파열력 보강 철근(나선철근)이나 보조보강철근을 ETAG013 규정에서 명시한 최소의 철근량을 초과 배치하여 실험이 수행되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ETAG013 규정의 하중전달실험에 대한 고찰을 통해 정확한 실험체 제작과 보조철근량에 대한 검토를 수행하였으며, 고강도콘크리트나 고장력강선 적용시의 영향에 대해서도 실험을 통해 평가하였다. 실험체의 원형정착구 시스템은 상용화된 제품의 제원을 사용하였다.
본 논문에서는 ETAG 013 규정에서 명시하는 하중전달실험 방법과 성능기준에 대해 고찰하고, 실험체 변수에 따른 원형 정착구의 하중전달실험을 수행하여 정착구의 성능을 평가하였다. 실험결과, 실험체 #1은 규정의 허용치를 만족하였으나, 나머지 실험체는 극한강도 허용값의 72-90% 수준의 결과를 보였다.
제안 방법
Table 1과 같이 콘크리트 압축강도, 강선의 인장강도, 실험체의 가로, 세로 크기 및 정착구 직경 등을 실험체변수로 설정하여 총 7개의 실험체를 ETAG 013 규정에 맞추어 설계하였고, Fig. 6과 같이 제작되었다. 최근 교량이나 건축물에 적용되고 있는 고강도 콘크리트를 고려하여 압축강도 70 MPa 콘크리트 실험체를 제작하였고, 초장대 교량사업단에서 개발된 2,400 MPa 급 강연선 및 PT 정착시스템[15]을 감안하여 실험이 수행되었다.
정착부 보강철근에 따른 정착부의 극한거동 연구를 위해 Kwon [5]등은 정착구 크기, 나선철근 지름 및 띠철근 배근 간격에 따른 14개의 실험체를 제작하여 ETAG 013 규정에 따라 하중전달실험을 실시하였다. 띠철근의 구속영향에 따른 정착부의 극한강도산정식을 제안하여 기존 강도식 및 실험결과와 비교 분석하였고, 정착부 강도 극대화를 위한 나선철근 및 띠철근 배근안을 제안하였다. 포스트텐션 정착구의 개발을 위해 Cho [6]등은 유한요소해석에 따라 단일 비부착 강연선의 고정이 가능한 1구 정착구를 개발하고, 개발된 정착구의 성능 평가를 위해 정하중 실험과 하중전달실험을 수행하였다.
003Ac 값을 초과하지 않도록 SD400 D6 및 D10을 사용하였다. 스터럽은 SD400 D6을 사용하여 실험체 높이에 따라 균일하게 분포시켰으며, 총 사용량이 콘크리트 1 m3 당 50 kg을 초과하지 않도록 하였다. 배치되는 철근의 피복 두께는 10 mm를 적용하였다.
하중전달 실험에 사용될 설계강도 40 MPa 및 70 MPa의 콘크리트 압축강도 검사를 위해, Table 4와 같이 각 설계 강도 별로 3개의 공시체에 대한 압축강도 실험을 압축시험기를 이용하여 실시하였다. 실험결과, 평균 압축강도는 31.5 MPa, 70 MPa로 각각 측정되어, 이를 기준으로 하중전달실험을 수행하였다.
즉, 현재 상용제품에서 제시하고 있는 정착구간 간격의 최소치를 그대로 적용할 수 있는 최소한의 실험체 크기를 설정하여 단위면적당 응력을 감소시키는 방법으로 실험을 수행할 수 있다.
2014년 Kim 등 [2]은 유한요소해석과 하중전달실험을 통해 직사각형 모양의 정착구를 적용한 바닥판 정착부의 거동 특성을 분석하였다. 지압응력 및 파열응력의 영향을 받는 국소구역의 철근배근 및 후프철근 추가 보강에 따른 영향을 검토하고, 일반구역의 철근배근 변화에 따라 국소구역에 미치는 영향을 검토하였다. Kwon [3]등은 원형 정착판 직경, 횡방향 리브 설치 위치와 같은 정착구의 형상 변수 및 나선철근 보강에 따른 정착부의 거동특성을 하중전달실험과 유한요소해석을 통해 평가하였다.
6과 같이 제작되었다. 최근 교량이나 건축물에 적용되고 있는 고강도 콘크리트를 고려하여 압축강도 70 MPa 콘크리트 실험체를 제작하였고, 초장대 교량사업단에서 개발된 2,400 MPa 급 강연선 및 PT 정착시스템[15]을 감안하여 실험이 수행되었다.
하중전달 실험에 사용될 설계강도 40 MPa 및 70 MPa의 콘크리트 압축강도 검사를 위해, Table 4와 같이 각 설계 강도 별로 3개의 공시체에 대한 압축강도 실험을 압축시험기를 이용하여 실시하였다. 실험결과, 평균 압축강도는 31.
하중전달실험은 계명대학교 첨단건설재료 실험센터의 500톤급 UTM (Universal test machine)을 이용하여 실시하였다
하중전달실험을 위한 실험체는 사각기둥 형태로 제작하였고, 콘크리트 공시체의 압축강도가 PS강연선 긴장 시의 압축강도와 동일한 강도에 도달할 때 실험을 실시하였다. 원형 정착구는 사각 정착구에 비해 분산된 지압 효과로 표면 지압판의 면적이 줄어 콘크리트 강도를 높여 부재단면을 줄여야 하는 구조물에 유용하게 적용될 수 있다.
대상 데이터
8과 같다. 정착구 및 파열력 보강철근의 제원은 대한피씨(주)[16]의 상용 제품을 사용하였고, 토탈피씨(주)에서실험체를 제작하였다.
콘크리트 기둥의 가로 및 세로 길이는 ETAG 013 규정에 따라 정착구간 중심 간격과 동일하게 제작하고, 실험체 높이는 콘크리트의 가로와 세로 중 길이가 긴 것의 두 배로 제작하였다.
파열력 보강철근과 함께 보조 보강철근으로 종방향철근과 스터럽을 별도의 기술승인이 필요 없는 조건에 따라 Table 3과 같이 배치하였으며, 종방향 철근의 경우, 철근의 총 단면적이 0.003Ac 값을 초과하지 않도록 SD400 D6 및 D10을 사용하였다. 스터럽은 SD400 D6을 사용하여 실험체 높이에 따라 균일하게 분포시켰으며, 총 사용량이 콘크리트 1 m3 당 50 kg을 초과하지 않도록 하였다.
파열력 보강철근은 SD400 D16을 사용하였고, 최하단 파열력 보강철근이 배치되는 높이는 실험체 하단부로부터 실험체 높이의 절반 이상이어야 하므로, 실험체별로 300-400 mm의 높이까지 배치하였다.
ETAG 013 규정에서는 기계적 정착구(mechanical anchorage)와 접착식 정착구(bond anchorage)의 실험방법에 대해 자세히 명시하고 있다. 하중전달실험을 위해 제시하고 있는 실험체는 Fig. 2와 같이 콘크리트 기둥, 정착구, 파열력 보강철근, 보조 보강철근 및 덕트로 구성된다.
성능/효과
Kwon [3]등은 원형 정착판 직경, 횡방향 리브 설치 위치와 같은 정착구의 형상 변수 및 나선철근 보강에 따른 정착부의 거동특성을 하중전달실험과 유한요소해석을 통해 평가하였다. 국부 파괴의 방지를 위해 ETAG 013[4]규정에 따라 보강철근을 배근하였다고 명시하고 있으며, 횡방향 리브의 설치로 정착구의 하중전달성능이 개선됨을 확인하였다. 정착부 보강철근에 따른 정착부의 극한거동 연구를 위해 Kwon [5]등은 정착구 크기, 나선철근 지름 및 띠철근 배근 간격에 따른 14개의 실험체를 제작하여 ETAG 013 규정에 따라 하중전달실험을 실시하였다.
따라서, 통상적으로 제한된 보조 보강철근량을 따르지 않는 실험에서는 실험성적서 발급 시 ‘ETAG 013 규정에 따름’이라고 명시할 수 없음을 확인하였다.
1 Fpk의 90%정도 수준으로 나타났다. 보조 보강철근은 이미 철근량 규정에 따라 배근되었으므로, #2의 극한강도를 증가시키기 위해서는, 보조 보강철근량 규정을 준수하면서 실험체의 크기를 규정과 같이 15% 증가시키는 것이 바람직한 실험방법으로 평가되었다.
본 논문에서는 ETAG 013 규정에서 명시하는 하중전달실험 방법과 성능기준에 대해 고찰하고, 실험체 변수에 따른 원형 정착구의 하중전달실험을 수행하여 정착구의 성능을 평가하였다. 실험결과, 실험체 #1은 규정의 허용치를 만족하였으나, 나머지 실험체는 극한강도 허용값의 72-90% 수준의 결과를 보였다. PT정착구 상용제품을 사용하고, ETAG 013 규정에 따른 최소 보조보강 철근을 배치하여 실험을 수행하였음에도 허용기준을 만족하지 못한 것은 ETAG 013 규정이 적절한 크기와 강도의 콘크리트와 파열력 보강철근을 사용하지 않으면 성능을 만족시키지 못하는 매우 엄격한 규정임을 의미한다.
포스트텐션 정착구의 개발을 위해 Cho [6]등은 유한요소해석에 따라 단일 비부착 강연선의 고정이 가능한 1구 정착구를 개발하고, 개발된 정착구의 성능 평가를 위해 정하중 실험과 하중전달실험을 수행하였다. 하중전달실험을 위해, ETAG 013 및 KCI-PS101[7]규정에 따라 주근은 총 단면적이 0.003Ac를 넘지 않도록 SD400 D16을 사용하였고, 스터럽은 콘크리트 1m3 당 50kg을 초과하지 않도록 SD400 D10을 사용하여 정착부 극한인장강도가 강연선 공칭인장강도의 1.64배임을 확인하였다. 정착구역 파괴의 주원인인파열력에 관한 연구를 위해 Choi 등[8]와 Kim 등[9]은파열력 산정식을 분석하고 평가하였다.
후속연구
PT정착구 상용제품을 사용하고, ETAG 013 규정에 따른 최소 보조보강 철근을 배치하여 실험을 수행하였음에도 허용기준을 만족하지 못한 것은 ETAG 013 규정이 적절한 크기와 강도의 콘크리트와 파열력 보강철근을 사용하지 않으면 성능을 만족시키지 못하는 매우 엄격한 규정임을 의미한다. 또한, 허용규정치의 만족을 위해 보조 보강철근량을 증가시키는 방법으로 실험이 수행되었다면 ETAG 013 규정에 따른 하중전달실험이 아니라고 할 수 있다.
본 연구에서는 실험체가 각 제품에서 제시하는 최소크기로 제작되었기 때문에, ETAG 013 규정을 만족시키는 성능을 확보하기 위해서는 보조보강철근의 최소량을 준수하면서 실험체의 크기를 규정에서 제시하는 치수로 적용되어야 하고, 이에 따라 수직하중에 대한 응력이 감소될 것으로 예상된다. PT정착구 시스템이 적용되는 각각의 구조체는 실물실험과 같이 별도의 실험을 통해 안정성 검증이 수행된다면, ETAG 013 규정의 보조보강철근의 양과는 무관할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트의 단점은?
콘크리트의 인장강도는 압축강도에 비해 매우 작으며, 이를 보완하기 위해 인장 측에 철근으로 보강한 철근콘크리트를 사용하나 콘크리트에서 발생하는 균열은 피할 수 없다. 이러한 단점을 보완하기 위해 콘크리트에서 발생하는 인장응력을 상쇄할 수 있도록 강선에 긴장력을 도입하여 미리 압축응력을 준 프리스트레스트 콘크리트를 사용 할 수 있다.
콘크리트의 단점을 보완하기 위한 방안은?
콘크리트의 인장강도는 압축강도에 비해 매우 작으며, 이를 보완하기 위해 인장 측에 철근으로 보강한 철근콘크리트를 사용하나 콘크리트에서 발생하는 균열은 피할 수 없다. 이러한 단점을 보완하기 위해 콘크리트에서 발생하는 인장응력을 상쇄할 수 있도록 강선에 긴장력을 도입하여 미리 압축응력을 준 프리스트레스트 콘크리트를 사용 할 수 있다. 정착구는 긴장력 도입 방법 중 하나인 포스트텐션 공법 시 강선을 콘크리트에 정착시키기 위한 구조적 장치로, 기구에 따라 쐐기식, 나사식 등이 있으며, 모양에 따라 사각형 및 원형 정착구 등이 있다
원형 정착구의 하중전달실험을 수행하여 정착구의 성능을 평가결과는 어떠한가?
본 논문에서는 ETAG 013 규정에서 명시하는 하중전달실험 방법과 성능기준에 대해 고찰하고, 실험체 변수에 따른 원형 정착구의 하중전달실험을 수행하여 정착구의 성능을 평가하였다. 실험결과, 실험체 #1은 규정의 허용치를 만족하였으나, 나머지 실험체는 극한강도 허용값의 72-90% 수준의 결과를 보였다. PT정착구 상용제품을 사용하고, ETAG 013 규정에 따른 최소 보조보강 철근을 배치하여 실험을 수행하였음에도 허용기준을 만족하지 못한 것은 ETAG 013 규정이 적절한 크기와 강도의 콘크리트와 파열력 보강철근을 사용하지 않으면 성능을 만족시키지 못하는 매우 엄격한 규정임을 의미한다. 또한, 허용규정치의 만족을 위해 보조 보강철근량을 증가시키는 방법으로 실험이 수행되었다면 ETAG 013 규정에 따른 하중전달실험이 아니라고 할 수 있다.
참고문헌 (16)
American Association of State Highway Transportation Officials (AASHTO) Standard Specifications for Highway Bridges, 5th ed. USA, 2010.
J.K., Kim, Y., Kwon, and H.G., Kwak, Anchorage Zone Behavior in the Slab with Flat Anchorage. J. Korean Soc. Hazard Mitig., vol. 14, no. 1, pp. 67-76, 2014. DOI: https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2014.14.1.67
Y., Kwon, J.K., Kim, and H.G., Kwak, Ultimate Strength of Anchorage Zone according to Geometric Parameters of ost-Tensioning Anchorage Using a Finite Element Method. J. Comput. Struct. Eng. Inst. Korea, vol. 28, no. 3, pp. 317-324, 2015. DOI: https://doi.org/10.7734/COSEIK.2015.28.3.317
EOTA, Guideline for European Technical Approval of Post-Tensioning Kits for Prestressing of Structures (ETAG 013), 2002.
Y., Kwon, J.M, Yang and J.K., Kim, Experimental Study on the Ultimate Bearing Strength of Post-Tensioning Anchorage Zone. J. Korean Soc. Hazard, 16(4), 175-183, 2016. DOI: https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2016.16.4.175
A.S., Jo, Y.W., Jo, B.G., Jeon and H.G. Kang, Development and Performance Test for Unbonded Post-Tensioned Anchor, Korea Concrete Institute, 27(1), 11-20, 2015. DOI: https://doi.org/10.4334/JKCI.2015.27.1.011
Korea Concrete Institute (KCI), Concrete Design Code and Commentary. Korea, 2012.
K.H., Choi, B.C. Lho, Study on Bursting Stress in Anchorage Zone of Prestressed Concrete using Circular Anchorages, Korea institute of structural maintenance and inspection, 19(1), 3-12, 2015. DOI: https://doi.org/10.11112/jksmi.2015.19.1.003
M.S., Kim, C.H., Yoon and Y.K. Lee, Comparative Study of Bursting force Equations for Post-tensioned Anchorage Zones. Korean association for spatial structures 17(4), 69-76, 2017. DOI: https://doi.org/10.9712/KASS.2017.17.4.069
PTI, Post-tensioning manual, Post-tensioning institute, 6th edition, 2006.
American Concrete Institute (ACI), ACI 318-11 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. USA, 2011.
CEB-FIP, M, Design of concrete structures. CEB-FIP-Model-Code 1990. London : British Standard Institution, 1993.
JSCE, Design and construction guidelines of prestressed concrete, Japan Society of Civil Engineers, 2011.
KTA, Korea Total Anchorage System, www.ktas.kr, 2007.
P.Y., Song, K.B., Han, State and Developed Technologies of Super Long-span Bridge. Korea Concrete Institute, 26(2), 14-19, 2014.
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