박스형 연결재로 수직 철근이 연결된 프리캐스트 콘크리트 벽체의 횡력에 대한 이력 특성

김설기; 서수연; 김승훈; 임병호; 차정우

doi:10.4334/JKCI.2019.31.2.153

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저자정보: 김설기 (한울구조안전기술사사무소) 서수연 (한국교통대학교) 김승훈 (한밭대학교) 임병호 (한성 PC건설) 차정우 (GS건설)

저널정보: 한국콘크리트학회 콘크리트학회 논문집 콘크리트학회 논문집 제31권 제2호(통권 제170호)

발행연도: 2019.4

수록면: 153 - 163 (11page)

DOI: 10.4334/JKCI.2019.31.2.153

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본 연구의 목적은 프리캐스트 콘크리트 벽체의 수직철근 연결재로 개발된 박스형 연결재의 구조성능과 이를 적용한 PC 벽식구조의 횡력에 대한 거동특성을 실험적으로 규명하는 것이다. 수직 철근이 연결된 박스형 연결재에 대한 연결부의 응력전달성능을 평가하기 위하여 접합부에 대한 압축 인장 시험을 실시하였다. 그리고 이 박스형 연결재로 벽체 수직 철근이 연결된 PC 벽체의 반복횡력에 대한 이력 특성을 파악하기 위하여 수평접합부가 있는 PC 벽 실험체를 제작하여 구조실험을 실시하였다. 벽 실험체의 설계에서, 두 가지의 설계조건, 즉 1) 대상 건물에서 벽체에 작용하는 응력에 대한 설계와 2) ACI 318-14 21.4의 프리캐스트 콘크리트 중간 전단벽에 요구되는 설계조건을 적용하여 접합부 항복강도의 1.5배 이상이 발휘될 수 있는 설계조건을 고려하였다. 벽체 횡력 실험에서 압축응력은 고려하지 않았다. 압축 및 인장실험으로부터, 박스형 연결재는 설계기준에서 요구되고 있는 연결재의 성능을 확보한 것으로 나타났다. 벽체의 반복횡력 실험결과, 두 벽체 모두 공칭강도를 상회하는 것으로 나타났다. 특히 접합부를 1.5배 강하게 설계한 벽체는 변위각 2.5 %까지 매우 안정적인 이력거동을 보였다. 반면에 접합부 강도를 설계강도에 부합하도록 설계한 벽체는 변위각 1.43 %에서 최대 내력에 도달하는 것으로 나타났다. 이와 같이 낮은 변형 능력을 보인 이유는 박스에 볼트체결 방식으로 연결되는 하부철근 조립 시 너트체결 후 충분한 연단거리가 확보되지 않음에 따른 인발파괴의 영향으로 판단된다. 따라서 시공 중에 이와 같은 문제점이 발생하지 않도록 엄격한 품질관리가 필요한 것으로 사료된다.

The purpose of this study is to investigate the structural performance of a box-type connector developed for connecting vertical reinforcing bars of precast concrete walls and to investigate the structural behavior of precast concrete wall with it under lateral forces. The compressive and tensile test were performed to evaluate the stress transfer performance of the joint connected to the vertical reinforcing bars. After that, cyclic horizontal loading tests were performed on the PC wall assemblages with horizontal joints where the vertical reinforcing bars connected with the box. In the design of wall specimens, two design conditions were considered: 1) the design for the stress acting on the wall in the building; and 2) the design for the precast concrete intermediate shear walls of ACI 318-14 21.4; the horizontal joint is designed to exhibit 1.5 times higher than the yield strength of the joint. The axial force was not considered during the horizontal loading experiments of wall specimens. From the compressive and tensile tests, it was found that the box-type connector secured the required performance of the connector for design purpose. Experimental results on the cyclic horizontal test of wall specimens show that both walls have a strength exceeding the nominal strength. Especially, the wall which designed the connection part 1.5 times stronger than the design strength showed very stable hysteretic behavior up to 2.5 % drift. On the other hand, the wall designed to meet the design strength of the joints reached maximum strength at 1.43 % drift which is low ductility. The reason for the low deformation capacity is the effect of pullout failure due to the failure of ensuring a sufficient pendant distance after tightening the nuts when assembling the lower steel bars connected to the box by the bolt fastening method. Therefore, it is considered that strict quality control is necessary so that such problems do not occur during construction.

#precast concrete wall #vertical bars #box-type connector #hysteretic characteristic #프리캐스트 콘크리트 벽체 #수직철근 #박스형 연결재 #이력 특성

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ACI Committee 318 (2014), Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14), Farmington Hills, Michigan, US: American Concrete Institute (ACI).

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Lee, H. S. (1993) Shaking Table Tests of 1/3-Scale 3-Story Wet-Jointed Precast Concrete Large Panel Box Model. Journal of the Korea Concrete Institute 5(1), 115-127. (In Korean)

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