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문제 정의
- 본 연구는 2,400 MPa 정착구의 하중전달성능에 관한 연구로 다음과 같은 결론을 도출하였다.
제안 방법
- 1) 본 연구 대상의 2,400 MPa 정착구는 국내·외 포스트텐션정착구 규정에 의해 특수 정착구로 정의되며, PTI의Anchorage Zone Design (2000)에 의한 구조성능을 검토하였다.
- 따라서 본 연구에서는 2,400 MPa 강연선을 구조물에 적용하기 위한 정착구에 대하여 ETAG013 및 KCI-PS101에 의한 하중전달성능시험을 수행하고, 범용구조해석 프로그램인 MIDAS FEA를 이용한 3차원 비선형 해석의 비교·분석을 통하여 정착구역의 거동을 분석하였다.
- 하중전달시험은 OH6/19 시편의 경우 5,000 kN용량의 압축시험기를 이용하여 가압하였고, OH6/15와 OH6/19 시편의 경우 가압하중이 상대적으로 커서 30,000 kN 용량의 압축시험기를 이용하여 가압하였다. 모든 시험은 ETAG 013 및 KCI-PS101에 근거하여 10회 반복재하를 수행하였으며, 각 하중단계의 처짐 및 변형률을 측정하였다. Fig.
- 이미 언급한 바와 같이 정착구의 수치해석은 육면체 요소를 사용하였고 콘크리트, 정착구, 헤드를 각각 모델링 하였다. 효율적인 해석을 위해 1/4 모델링을 수행하였으며, 각각의 요소는 하중전달시편과 동일한 조건으로 적용하였다.
- 하중전달시험은 OH6/19 시편의 경우 5,000 kN용량의 압축시험기를 이용하여 가압하였고, OH6/15와 OH6/19 시편의 경우 가압하중이 상대적으로 커서 30,000 kN 용량의 압축시험기를 이용하여 가압하였다.
대상 데이터
- 사용된 콘크리트의 강도는 40 MPa 이지만, 프리스트레스 도입 시 강도를 고려하여 80 % 인 32 MPa로 결정하였다. 나선철근은 fy가 400 MPa인 D16철근을 사용하였으며, 간격은 모두 50 mm 이다.
- 본 연구에서는 2,400 MPa 강연선을 9 가닥, 15 가닥, 19 가닥 사용하는 정착구에 대하여 분석을 수행하였고 주요 제원은 Table 1과 같다. 사용된 콘크리트의 강도는 40 MPa 이지만, 프리스트레스 도입 시 강도를 고려하여 80 % 인 32 MPa로 결정하였다.
- 본 연구에서는 2,400 MPa 강연선을 9 가닥, 15 가닥, 19 가닥 사용하는 정착구에 대하여 분석을 수행하였고 주요 제원은 Table 1과 같다. 사용된 콘크리트의 강도는 40 MPa 이지만, 프리스트레스 도입 시 강도를 고려하여 80 % 인 32 MPa로 결정하였다. 나선철근은 fy가 400 MPa인 D16철근을 사용하였으며, 간격은 모두 50 mm 이다.
- 하중전달시편은 ETAG013 및 KCI-PS101에 근거하여 Fig. 6에 나타낸 바와 같이 OH6/9, OH6/15, OH6/19를 각각 330× 330×660 mm, 430×430×860 mm, 480×480×960 mm 크기로 제작하였다.
데이터처리
- 하중전달시험에 의한 정착구역의 거동을 이론적으로 분석하기 위하여 범용구조해석 프로그램인 MIDAS FEA를 이용하여 3차원 비선형 해석을 수행하였다. 재료 특성은 Table 5에 나타낸 바와 같이 하중전달시편과 동일하게 설정하였다.
이론/모형
- Fig. 5는 비선형의 재료모델을 나타낸 것으로 압축 모델은 전변형률 모델에서 제공하고 있는 포물선 모델 (Parabolic Model)을 적용하였으며, 인장 모델은 Hordijk 모델을 적용하였다.
- 수치해석 모델은 입체 요소 중 육면체 요소를 사용하여 MIDAS FEA에서 제공하는 전변형률 균열 모델(total strain crack model)을 적용하였다.
성능/효과
- 2) ETAG013 및 KCI-PS101에 의한 하중전달시험을 실시하였으며, OH6/9, OH6/15, OH6/19은 1.1Fpk를 초과한3,601 kN, 5,836 kN, 7,313 kN 에서 파괴되어 하중 조건을 만족 하는 것으로 나타났다.
- 3) 하중조건 뿐 아니라 변형률에 의한 안정화 조건을 만족하는 것으로 나타나 OH6/9, OH6/15, OH6/19는 모두 하중전달성능을 만족하는 것으로 나타났다.
- 4) 3차원 비선형 해석을 수행한 결과 하중전달시험에 의한하중-처짐 곡선과 유사한 경향을 나타내어 적절한 시험이 수행된 것으로 판단된다.
- 계산된 εn - εn-4은 모두1/3(εn-4 - ε0) 이하로 나타나 변형률의 안정성이 확보된 것을알 수 있었다.
- 국소구역의 공칭하중 Pn은 OH6/9, OH6/15, OH6/19가 각각 3,158 kN, 5,156 kN, 6,745 kN으로 계산되었으며, 3f'ciAb는 각각 5,961 kN, 9,134 kN, 12,238 kN으로 나타나 PTI에 의한 구조성능을 만족하는 것으로 나타났다.
- 이하여야 한다. 본 연구대상의 정착구는 Table 4에 나타낸 바와 같이 PTI에서 제안하고 있는 정착구의 구조성능을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
- 23~25는 정착구의 해석결과와 실험결과를 비교하여 나타낸 것이다. 실험 결과에 의한 최대 하중은 OH6/9, OH6/15, OH6/19는 각각 3,601 kN, 5,836 kN, 7,357 kN으로 나타났으며, 해석에 의한 최대 하중은 3,672 kN, 5,602 kN, 7,262 kN으로 나타나 유사한 경향을 나타내었기에 적절한 재하시험이 이루어진 것으로 판단된다.
- 측정된 변형률 중 εn - εn-4은 OH6/9의 경우, 1 με, 1 με, 1 με, 5 με, OH6/15의 경우 9 με, 17 με, 18 με, 26 με, OH6/19의 경우 1 με, 4 με, 9 με, 15 με로 나타났으며, 1/3(εn-4 - ε0)의 값은 OH6/9의 경우, 1.3 με, 3.0 με, 1.3 με, 5.7 με, OH6/15의 경우 28.3 με, 29.0 με, 48.3 με, 44.3 με, OH6/19의 경우 1.3 με, 7.3 με, 12.7 με, 22.3 με로 계산되었다.
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