초록 ▼

PC기둥에 H형강보를 효과적으로 연결할 수 있는 단부평판 볼트 접합부 형식을 개발하여 접합부의 구조적 성능을 실험 및 이론적 분석을 통하여 타당성을 입증하고 아울러 합성구조시스템 공법 실용화 가능성을 제시하는 것으로 다음과 같은 내용이 중점적으로 연구되었다.
1) 1차년도
(1) 단부평판 형식 접합부 개발 및 성능 분석 실험
$\circ$ 단부평판 관통형 볼트형식을 응용한 PC기둥과 H형강보의 접합형식 개발
$\circ$ CST실험을 실시하여 내진 성능을 분석
(2)

PC기둥에 H형강보를 효과적으로 연결할 수 있는 단부평판 볼트 접합부 형식을 개발하여 접합부의 구조적 성능을 실험 및 이론적 분석을 통하여 타당성을 입증하고 아울러 합성구조시스템 공법 실용화 가능성을 제시하는 것으로 다음과 같은 내용이 중점적으로 연구되었다.
1) 1차년도
(1) 단부평판 형식 접합부 개발 및 성능 분석 실험
$\circ$ 단부평판 관통형 볼트형식을 응용한 PC기둥과 H형강보의 접합형식 개발
$\circ$ CST실험을 실시하여 내진 성능을 분석
(2) 연결부품 개발 및 적용
$\circ$ 접합부 연결 부품인 고장력 인장 볼트 및 커플러 개발 적용
$\circ$ 접합부의 채움재로서 무수축 몰탈 대신 네오프렌 패드 개발 적용
(3) 접합부 실용 설계식 제시
$\circ$ 실험 결과를 바탕으로 역학적 특성을 이론적으로 분석
$\circ$ 분석 결과를 바탕으로 실용화하기 위하여 접합부 설계식 제시
2) 2차년도
(1) 고성능 PC기둥과 기둥 접합부 개발
$\circ$ 압축, 연성 및 에너지 흡수성능이 뛰어난 고성능 PC기둥을 개발
$\circ$ 보-기둥 접합부의 내진성능을 강구조에 버금가게 개선
$\circ$ 시공성능이 우수한 PC기둥의 접합형식을 개발
(2) 부품 개발 및 소재 개발
$\circ$ PC기둥 접합부 연결 부품으로 고장력 인장 볼트와 커플러를 이용
$\circ$ 네오프렌 패드의 성능을 개선하여 고성능 PC기둥 접합부에 활용
3) 3차년도
(1) 성능 분석 Mock-Up 실험
$\circ$ 최종형식에 대하여 실물크기의 Mock-Up실험을 계획하고 CST실험을 실시
(2) 실용화 연구
$\circ$ 개발된 기술을 실용화하기 위하여 설계, 제작 및 설치에 필요한 제반 기술지식을 표준화, 정보화하여 온라인상에서 사용자가 접근할 수 있도록 업무지원 시스템을 구축

Abstract ▼

In this study, the PCS system which combine precast column and composite beam system is under developing. The scope and contents to be carried out in this research work are summarized as follows.
1) Scope and contents of the 1st year research
H-Beam to PC column joint of high performance is de

In this study, the PCS system which combine precast column and composite beam system is under developing. The scope and contents to be carried out in this research work are summarized as follows.
1) Scope and contents of the 1st year research
H-Beam to PC column joint of high performance is developed. A type of joint is promoted such that end plate of the H-beams are simply connected to the PC columns by thru-bolts. The structural feasibility of the joint is verified empirically by the seismic cyclic test and theoretical analysis of the structural capacity of the joint is peformed. With an emphasis on developing the joint for the PCS system, following contents are focused for the research of the 1st year.
(1) Development of a H-Beam to PC column joint of high performance and performance test
$\circ$ H-beam to PC column joint consists of end plate at the end of the H-beams and thru-bolts into the PC column.
$\circ$ Experimental plans are established to test the structural performance of the proposed joint types and the seismic performance of the joints is analyzed through CST test.
(2) Development of connection parts and performance test
$\circ$ High tension bolts and couplers are developed and used as thru-bolts. Neoprene pads are also developed and used as a filling material between end plates and PC columns which can substitutes mortar joint filling.
(3) Proposal for the design formula for the developed joints
$\circ$ A mechanical characteristics of the joints are analyzed theoretically and compared with the test results.
$\circ$ The design formula for the practical application will be proposed.
2) Scope and contents of the 2nd year research
With an emphasis on developing the PC columns and joints for the PCS system, following contents are focused for the research of the 2nd year.
(1) Development of PC column of high performance and column to column joint.
$\circ$ PC columns reinforced with high strength bars and column to column joints are developed so that they promote the performances in the respect of construction and structural safety under earthquake loads.
$\circ$ Experimental plans are established to test the structural performance of the proposed column types and joints to verify the seismic performance. The structural feasibility of the column with joints are verified empirically by the seismic cyclic test and theoretically as well.
(2) Development of connection parts.
$\circ$ High tension bars and couplers are developed and used for reinforcing bar for PC column.
$\circ$ Neoprene pads are also developed and used as a filling material between PC column joints which can substitutes ,mortar joint filling.
3) Scope and contents of the 3rd year research
(1) Performance analysis Mock-Up test
$\circ$ Plan Mock-up test for final form and performance CST test
(2) Development for the practical application
$\circ$ To practically applicate the technology developed, standardize and informationize integrate engineering knowledge needed for design, manufacture, set-up build the business support system for user possible to approach on-line.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...8
• 목차...15
• CONTENTS...25
• 표차례...36
• 그림차례...40
• 제1장 서론...48
• 1.1 연구개발의 필요성...48
• 1. 기술적 측면...48
• 가. 공법개선의 필요성...48
• 나. 접합부 시공성능 개선 필요성...49
• 다. 접합부 역학적 성능 개선 필요성...49
• 라. 시스템화의 필요성...49
• 2. 경제.산업적 측면...50
• 가. 자원절감에 의한 경제적 효과...50
• 나. 작업 환경 개선 효과...50
• 다. 대외 경쟁력 향상 효과...50
• 3. 기대효과...51
• 1.2 연구개발의 내용 및 범위...52
• 1. 1차년도...52
• 가. 연구 목표...52
• (1) PC기둥과 철골보 접합부 개발...52
• (2) 구조적 성능 분석...52
• 나. 연구개발결과 평가의 착안점...53
• 다. 연구내용...53
• (1) 단부평판 형식 접합부 개발...53
• (2) 연결부품 개발 및 성능분석 실험...53
• (3) 접합부 실용 설계식...53
• 2. 2차년도...54
• 가. 연구 목표...54
• (1) 고성능 PC기둥 개발...54
• (2) 기둥 접합부 성능 분석...54
• 나. 연구개발결과 평가의 착안점...54
• 다. 연구내용...54
• (1) 고성능 PC기둥 개발...54
• (2) 기둥 접합부 개발...54
• (3) 부품 개발 및 소재 개발...54
• (4) 접합부 실용 설계식...55
• 3. 3차년도...55
• 가. 연구 목표...55
• (1) 현장 적용 가능성 검토...55
• (2) 실용화 지원시스템 개발...55
• 나. 연구개발결과 평가의 착안점...55
• 다. 연구내용...56
• (1) PCS구조시스템의 접합부 강성성능 분석...56
• (2) 성능 분석 Mock-Up 실험...56
• (3) 실용화 연구...56
• 제2장 국내외 기술개발 현황...57
• 2.1 국내 기술 개발 현황...57
• 1. 복합구조 시스템...57
• 가. 접합부...57
• 나. 압착공법...58
• 2.2 국외 기술 개발 현황...58
• 1. 복합구조 시스템...58
• 2. 복합구조부재...58
• 가. 접합부...58
• 나. 압착공법...59
• 2.3 국내외 기술개발 현황과 본 연구와의 관계...59
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...61
• 3.1 PCS구조 시스템 공법 개발...61
• 1. 공법 개발 배경...61
• 2. 공법 개발의 개념...62
• 3. 공법 개발 목표 및 내용...63
• 4. 공법 개발 연구 방법...65
• 3.2 1차년도 연구 개발...67
• 1. 단부 평판 형식 접합부 개발...67
• 2. 내진 성능 실험...68
• 가. 실험계획 및 실시...68
• (1) 시험체 계획...68
• (2) 시험체 제작 및 설치...70
• (3) 소재의 역학적 성질...73
• (가) 콘크리트 압축 강도 실험...73
• (나) 소재의 인장강도 실험...73
• (다) 볼트 성능 실험...74
• (라) 네오프랜 패드의 소재 실험...74
• (4) 가력 및 계측...76
• 나. 실험결과...78
• (1) 예비시험...78
• (2) 본실험...79
• (가) 실험 관측 결과...79
• ① 3S1-NS-SL...79
• ② 3S1-3S-SL...80
• ③ 3S1-5S-SL...81
• ④ 3S1-3S-CO...82
• ⑤ 3S2-3S-SL...83
• ⑥ 3V1-3S-SL...84
• (나) 실험 계측 결과...85
• 1) 하중-변위 관계...85
• ① 3S1-NS-SL...85
• ② 3S1-3S-SL...86
• ③ 3S1-5S-SL...87
• ④ 3S1-3S-CO...88
• ⑤ 3S2-3S-SL...89
• ⑥ 3V1-3S-SL...90
• 2) H형 강보 Flange의 변형도...91
• ① 3S1-NS-SL...91
• ② 3S1-3S-SL...92
• ③ 3S1-5S-SL...93
• ④ 3S1-3S-CO...94
• ⑤ 3S2-3S-SL...95
• ⑥ 3V1-3S-SL...96
• (다) 실험 결과 분석...97
• 1) 강도 성능 분석...97
• ① 시험체 부재별 강도 성능 분석...97
• ② 시험체 강도성능 분석...101
• ㉮ 3S1-NS-SL...101
• ㉯ 3S1-3S-SL...102
• ㉰ 3S1-5S-SL...102
• ㉱ 3S1-3S-CO...103
• ㉲ 3S2-3S-SL...103
• ㉳ 3V1-3S-SL...104
• ③ 강도성능 비교 분석...105
• 2) 접합부 강성 분석...106
• ① 초기 강성...106
• ② 반복하중에 의한 강성저하...108
• 3) 연성도 분석...109
• 4) 에너지 소산 성능 분석...110
• 5) 내진성능 종합분석(1차년도)...115
• 3. 접합부 실용 설계식...117
• 4. 1차년도 결론...118
• 3.3 2차년도 연구 개발...120
• 1. 고성능 PC기둥 및 접합부 개발...120
• 2. 내진 성능 실험...121
• 가. 실험 계획 및 실시...121
• (1) 시험체 계획...121
• (2) 시험체 제작 및 설치...124
• (3) 소재의 역학적 성질...125
• (가) 콘크리트 압축 강도 실험...125
• (나) 소재의 인장강도 실험...125
• (다) 볼트 성능 실험...126
• (4) 가력 및 계측...126
• (5) 볼트의 토크계수치 실험...128
• (가) 실험목적...128
• (나) 실험계획...128
• (다) 실험결과 및 분석...128
• 나. 실험결과...130
• (1) 예비시험...130
• (2) 본실험...132
• (가) 실험 관측 결과...132
• ① 3VP2-NS-SL2...132
• ② 3VP2-5S-SL2...133
• ③ 3SC2-NS-SL2...134
• ④ 3SC2-5S-SL2...135
• ⑤ 3SS2-NS-SL2...136
• (나) 실험 계측 결과...137
• 1) 하중-변위 관계...137
• ① 3VP2-NS-SL2...137
• ② 3VP2-5S-SL2...138
• ③ 3SC2-NS-SL2...139
• ④ 3SC2-5S-SL2...140
• ⑤ 3SS2-NS-SL2...141
• 2) H-형강보 플랜지의 변형도...142
• ① 3VP2-NS-SL2...142
• ② 3VP2-5S-SL2...142
• ③ 3SC2-NS-SL2...143
• ④ 3SC2-5S-SL2...144
• ⑤ 3SS2-NS-SL2...145
• 3) 관통형 볼트의 변형도...146
• (다) 실험 결과 분석...147
• 1) 강도 성능 분석...147
• 가) 시험체 부위별 강도 성능 분석...147
• 나) 시험체 강도 성능 분석...151
• ① 3VP2-NS-SL2...151
• ② 3VP2-5S-SL2...152
• ③ 3SC2-NS-SL2...153
• ④ 3SC2-5S-SL2...154
• ⑤ 3SS2-NS-SL2...155
• 다) 강도성능 비교 분석...156
• 2) 접합부 강성 분석...158
• 가) ACI 기준에 의한 분석...158
• 나) Eurocode 및 Bjorhovde에 의한 분석...160
• 다) 반복하중에 의한 강성저하...163
• 3) 연성도 분석...164
• 4) 에너지 소산 성능 분석...165
• 5) 내진성능종합분석(2차년도)...169
• 3. 연결부품 개발 및 성능 분석...171
• 4. 접합부 실용 설계식...171
• 5. 2차년도 결론...172
• 3.4 3차년도 연구 개발...173
• 1. PCS구조시스템 접합부의 강성 성능 분석...173
• 가. 대칭 가력 실험...173
• 나. 기존 연구 결과 비교분석...176
• 다. 비선형 유한 요소 해석...178
• (1) 분석 방법...178
• (2) 비선형 유한요소해석 알고리즘...181
• (3) 해석모델...184
• (1) 개요...184
• (2) 부재별 모델링 기법...186
• (가) PC기둥...186
• (나) 철골보와 단부평판...187
• (4) 재료의 성질...188
• (1) 콘크리트의 성질...188
• (2) 강재의 성질...191
• (5) 분석 대상...192
• (6) 하중 조건...193
• (7) 해석 결과...194
• (1) 하중-변위 관계...194
• (2) 균열양상...201
• (3) 강성분석...203
• (가) 초기강성 분석...203
• (나) 변위기여도 분석 방법...205
• (다) 부재별 변위 기여도...209
• (라) 접합부 강성 분석...213
• (8) 강성 분석 결과...220
• 2. Mock-Up 실험...223
• 가. 실험계획 및 실시...224
• (1) 시험체 계획...224
• (2) 시험체 제작 및 설치...227
• (3) 소재의 역학적 성질...228
• (가) 콘크리트 압축 강도 실험...228
• (나) 소재의 인장강도 실험...228
• (4) 가력 및 계측...229
• 나. 실험결과...231
• (가) 실험 관측 결과...231
• ① 3SS2-5S-SL3...231
• ② 3SC2-3S-SL3...232
• ③ 3VP2-3S-SL3...233
• (나) 실험 계측 결과...234
• 1) 하중-변위 관계...234
• ① 3SS2-5S-SL3...234
• ② 3SC2-3S-SL3...235
• ③ 3VP2-3S-SL3...236
• 2) H-형강보 플랜지의 변형도...237
• ① 3SS2-5S-SL3...237
• ② 3SC2-3S-SL3...238
• ③ 3VP2-3S-SL3...239
• 3) 슬래브 철근 및 슬래브의 변형도...240
• (다) 실험 결과 분석...241
• 1) 강도 성능 분석...241
• 가) 시험체 부위별 강도 성능 분석...241
• 나) 시험체 강도 성능 분석...245
• ㉮ 3SS2-5S-SL3...245
• ㉯ 3SC2-3S-SL3...245
• ㉰ 3VP2-3S-SL3...246
• 다) 강도성능 비교 분석...247
• 2) 접합부 강성 분석...249
• 가) ACI 기준에 의한 분석...249
• 나) Eurocode 및 Bjorhovde에 의한 분석...250
• 다) 반복하중에 의한 강성저하...251
• 3) 연성도 분석...252
• 4) 에너지 소산 성능 분석...253
• 5) 내진성능 종합분석(3차년도)...256
• 3. 실용화 지원시스템 개발...258
• 4. 3차년도 결론...259
• 3.5 PCS 구조시스템의 종합 성능 분석...260
• 1. 내진 성능...260
• 가. 시험체...260
• 나. 내진 성능 종합...261
• 2. 경제성능...267
• 3. 시공성능...271
• 가. 구조 공성 분석...271
• 나. 접합부 시공 성능...272
• 다. 설계 시공 시방서...273
• 4. 종합 결론...275
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...278
• 4.1 연구성과...278
• 1. 접합부 및 부품 개발...278
• 2. 현장 적용 가능성...278
• 3. 학술적 성과...279
• 4. 산업재산권...279
• 4.2 연구개발 목표 달성도...280
• 1. 1차년도...280
• 가. 단부 평판 형식 접합부 개발...280
• 나. 연결 부품 개발 및 성능 분석 실험...280
• 다. 접합부 실용 설계식...280
• 2. 2차년도...281
• 가. 고성능 PC기둥 개발...281
• 나. 기둥 접합부 개발...281
• 다. 부품 개발 및 소재 개발...281
• 라. 접합부 실용 설계식...281
• 3. 3차년도...281
• 가. 성능 분석 Mock-UP실험...281
• 나. 실용화 업무 지원 시스템...281
• 4.3 관련분야에의 기여도...282
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획...285
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...286
• 6.1 접합부 관련 연구...286
• 6.2 Precast 관련 공법...286
• 제7장 참고문헌...287
• 부록...292