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문제 정의
- 인장 항복 시 발생한 콘크리트의 균열이 다시 압축력을 받을 경우 조기에 압괴와 박리가 발생하며 내진보강 브레이스로서 적절한 구조성능을 발휘하지 못하게 된다. 본 연구에서는 기존건물에 HPFRCC와 강봉을 사용한 내 진보 강에 대한 연구의 일환으로 브레이스 접합부에 대한 실험적 검토를 행하였다.
제안 방법
- 2%까지 변형 경화 특성을 보이고 있으며 그 이후에도 완만한 강도저하를 나타내었다. PC강봉에 대해서는 인장시험을 실험구간 200, 400, 600mm에 대해서 각각 3개씩 행하였다. 인장시험 결과는 표4에 나타내고 있으며, 항복 내력에 대해서는 0.
- 설치하기 때문에 공기가 길고, 공사비가 비싸지는 단점이 있다. 따라서, 보강프레임을 3개의 유니트로 나눔으로서 다루기 쉽고, 건물 내부에의 설치도 가능한 시스템을 제안하였다 力 3개의 유니트 를 접속하는 부위에는 HPFRCC를 타설함으로서 축 압축력을 전달하도록 하고, 축인 장력에 대해서는 강봉을 사용하여 전달시킨다. 고인성 시멘트 복합체의 경우, 시멘트 복합체에 고인성 특성을 부여하여 인장력으로 발생하는 균열을 섬유로 적절하게 보강함으로서 균열이 국부적으로 집중되지 않도록 하고, 미소균열을 폭넓게 확산시킴으로서 복합체에 변형 경화 특성을 갖도록 하고 있다.
- 시험체의 단면은 200x200mm이고, 주근으로 PC 강봉@23)을 사용하였으며 현장에서 시공성을 향상시키기 위하여 길이 조절이 가능한 전나사선으로 하였다. 또한, 섬유를 포함한 HPFRCC의 타설에 따른 시공성을 향상시키기 위하여 접합부의 후프근은 생략하였으며, 철골 부분(H-200x200xl9x 19mm)은 실험 중에 탄성 범위 안에서 거동하도록 충분히 강하게 설계하였다. 본 실험에서의 주요한 변수는 표1에 나타낸 것과 같이 H7B(HHPFRCC을 충전한 접합부의 높이, B:접합부의 폭)와 섬유의 종류다.
- 고인성 시멘트 복합체는 시험체를 횡 방향으로 놓고 타설하였으며, 공기 중에서 양생하였다. 본 연구에서는 물 시멘트비(W/C)가 45%인 시멘트복 합체에 각각의 섬유를 혼입하였다. 시멘트는 조강포틀랜드시멘트(비중 3.
- 인장력은 고인 성부(H)에 대해서. 상하의 강판 사이에 변위계를 2개 설치하여 측정 길이에 대해서 +1/1600, +1/800, +1/400, +1/200, +1/100, +1/67, +1/50, +1/33, +1/25, +1/20, +1/15의 각 변위까지 2회씩 재하하였으며, 그 이후에는 PC 강봉의 파단까지 단 조재하 하였다. 한편, 압축력은 인장 시의 하중까지 가력(예를 들면, +1/1600에서 인장력이 -180kN의 경우, 압축력은 +180kN까지 가력)을 행하였다.
- PC강봉에 대해서는 인장시험을 실험구간 200, 400, 600mm에 대해서 각각 3개씩 행하였다. 인장시험 결과는 표4에 나타내고 있으며, 항복 내력에 대해서는 0.2% 옵셋(Offset)방법을 사용하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서의 주요한 변수는 표1에 나타낸 것과 같이 H7B(HHPFRCC을 충전한 접합부의 높이, B:접합부의 폭)와 섬유의 종류다. PVA400,PVA600, PVA200 시험체는 폴리. 비닐알코올 (PVA: Poly-Vinyl Alco hoi) 섬유를 .
- 0으로 섬유를 사용하지 않은 모르타르 시험체이다. PVA400S 시험체는 HB가 2.0으로 PC강봉과 PVA섬유를 사용한 시멘트 복합체와의 부착력을 없애기 위해 시스관 (Sheath pipe)을 사용하였다. 고인성 시멘트 복합체는 시험체를 횡 방향으로 놓고 타설하였으며, 공기 중에서 양생하였다.
- 0%를 혼입한 HPFRCC를 사용하였다. 또 한, PE400 시험체는 HHB가 2.0으로 PE를 1.0% 투입하였으며, MOR400 시험체는 H/B가 2.0으로 섬유를 사용하지 않은 모르타르 시험체이다. PVA400S 시험체는 HB가 2.
- 또한, 섬유를 포함한 HPFRCC의 타설에 따른 시공성을 향상시키기 위하여 접합부의 후프근은 생략하였으며, 철골 부분(H-200x200xl9x 19mm)은 실험 중에 탄성 범위 안에서 거동하도록 충분히 강하게 설계하였다. 본 실험에서의 주요한 변수는 표1에 나타낸 것과 같이 H7B(HHPFRCC을 충전한 접합부의 높이, B:접합부의 폭)와 섬유의 종류다. PVA400,PVA600, PVA200 시험체는 폴리.
- 본 연구에서는 물 시멘트비(W/C)가 45%인 시멘트복 합체에 각각의 섬유를 혼입하였다. 시멘트는 조강포틀랜드시멘트(비중 3.14)를 사용하였고, 세골재는 접착제용 규사 7호(비중 2.61, 직경 105-120um)를 사용하였다. 각 섬유의 특성과 형상은 표2에 나타내고 있다.
- 내진보강 브레이스를 HPFRCC로 접합하는 접합부의 구조성능을 파악하기 위하여 그림1에는 나타낸 시험체를 제작하였다. 시험체의 단면은 200x200mm이고, 주근으로 PC 강봉@23)을 사용하였으며 현장에서 시공성을 향상시키기 위하여 길이 조절이 가능한 전나사선으로 하였다. 또한, 섬유를 포함한 HPFRCC의 타설에 따른 시공성을 향상시키기 위하여 접합부의 후프근은 생략하였으며, 철골 부분(H-200x200xl9x 19mm)은 실험 중에 탄성 범위 안에서 거동하도록 충분히 강하게 설계하였다.
- 고인성 시멘트 복합체의 압축강도와 탄성계수는 표3에 나타내고 있는 바와 같이 합성섬유의 영향으로 섬유를 투입하지 않은 모르타르에 비해서 압축강도와 탄성계수가 작다. 직접인 장강도 실험은 일본 건축연구소 (Building Research Institute)의 후쿠야마 등이 제안한 장치“를 사용하여 실시하였다. 그 결과는 표3에서 나타내고 있으며, PVA-HPFRCC시험체는 최대인장 하중 후에 내력이 급격히 저하하지만 이 이후에는 0.
- 비닐알코올 (PVA: Poly-Vinyl Alco hoi) 섬유를 .체적비 1.0%를 혼입한 HPFRCC를 사용하였다. 또 한, PE400 시험체는 HHB가 2.
성능/효과
- 고인성 시멘트 복합체와 강봉으로 구성된 브레이스 접합부에 대한 실험을 행한 결과, 단섬유를 투입한 고인성 시멘트 복합체를 사용한 브레이스 중간부 접합부는 PC 강봉의 변형성능을 충분히 발휘할 수 있었다. 한편, 섬유를 투입하지 않은 시험체(MOR400) 와 고인성 시멘트 복합체와의 부착력을 없애기 위해 시스관에 PC 강봉을 설치한 시험체는 횡 변 위가 하중초기 단계부터 발생하여 고인 성부에서 파단되었다.
- +1/100의 1 사이클에서 모르타르의 일부가 탈락되었으며, +1/50의 2사이 클에서 모르타르가 탈락되어 PC 강봉의 구속 효과를 상실하여 PC 강봉의 좌굴에 의해 내력이 저하되었다. 마지막으로 고인 성부와 PC 강관과의 부착력을 없애기 위하여 시스관을 사용한 PVA400S 시험체는 최대 인장 하중이 T710.8kN으로 종방향 크랙만이 관찰되었다. PVA-HPFRCC에 의한 섬유보강으로 박리현상은 없었지만, T/20의 2번째 사이클에서 고인성 시멘트의 압괴에 의해 내력이 저하되었다.
- 3%까지는 완만하게 내력이 저하하고 있다. 한편, PE-HPFRCC와 PESC-HPFRCC시험체는 높은 강도 및 인장변형률 1.2%까지 변형 경화 특성을 보이고 있으며 그 이후에도 완만한 강도저하를 나타내었다. PC강봉에 대해서는 인장시험을 실험구간 200, 400, 600mm에 대해서 각각 3개씩 행하였다.
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