고강도 철근은 높은 항복강도를 가지고 있어 건물에 배근되는 철근의 양을 감소시킬 수 있으며, 배근량이 감소함에 따라 철근의 배근 간격이 증가하여 시공성의 향상, 공기단축, 접합부 상세가 용이해 지는 효과를 얻을 수 있다.
하지만 고강도 철근은 응력-변형률 관계에서 뚜렷한 항복마루가 보이지 않으며, 초기에 선형거동을 보이다 항복마루 없이 바로 비선형 구간으로 바뀌는 특성을 가진다. 또한 철근의 변형률에 따라 인장지배 및 압축지배 파괴모드를 명확하게 구분하는 것이 어려워 질 수 있으며, 특히 균형파괴 철근비를 규정하는 것이 매우 어렵다. 또한 고강도 철근을 사용할 경우 과도한 균열과 처짐이 발생할 수 있으며, 이음길이 규정을 적용하여 이음 할 경우 이음길이는 철근의 강도에 비례하기 때문에 과도하게 증가한다.
이 논문에서는 고강도 철근의 구조성능 사용성능과 고강도 나사형 철근의 이음 성능을 평가하기 위하여 콘크리트 압축강도, 인장철근의 항복강도, 인장철근비를 변수로 하여 12개의 보 부재에 대한 휨 성능실험을 수행하였으며, 인장철근의 항복강도, 이음방법을 변수로 6개의 보 부재에 대한 이음 성능실험을 수행하였다.
휨 성능 실험체는 모두 인장철근의 항복이 선행되는 전형적인 휨 파괴 모드에 따라 파괴되었으며, 공칭하중보다 평균적으로 7.3퍼센트 높게나왔다. 또한 최대강도 도달시 철근이 기준에서 제시한 철근의 최소허용변형률인 =0.006 정도의 변형률을 가진다는 사실로부터 휨강도 산정 및 최대 철근비 규정을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
SD600을 사용하여 계산된 철근의 최대간격이 94mm에 근접하는 93.4mm의 철근간격을 가지는 실험체를 포함하여 대부분 0.3-0.4mm 로서 기준에서 제한하는 값은 조금 상회하지만 고강도 철근이 부식에 강한점을 고려해 볼 때 미적으로 문제되지 않는 경우 사용가능할 것으로 사료된다.
균열이 발생하기 전 비균열단면의 유효강성을 실험값과 해석값으로 비교 한 결과 고강도 철근을 사용한 실험체만 기준에서 제시하는 값보다 작은 유효강성을 보이나 대체로 조금 큰 유효강성을 산정한다. 최대처짐이 발생하는 경우의 유효강성을 실험값과 해석값으로 비교한 결과 대부분 실험값이 해석값보다 높은 유효강성을 가지나 고강도 철근을 사용한 실험체의 경우 해석값이 실험값보다 조금 낮은 값을 가지는 것으로 평가된다. 그러나 대체적으로 해석값과 실험값이 유사한 값을 가지므로 고강도 철근을 사용하는 경우에도 균열단면과 비균열단면의 유효강성을 현행 기준을 따라 계산할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 고강도 철근을 사용한 실험체와 유사한 공칭강도를 가지는 실험체를 비교한 결과 유효강성이 71퍼센트 수준으로 감소한다. 하지만 기준에서 제시하는 처짐을 계산하지 않는 경우, 최소두께 산정식에 의한 두께가 고강도 철근일 경우, 28퍼센트 증가하나 이에 따른 단면2차모멘트 값이 2.13배임을 보면 유효강성감소효과 보다 철근 강도에 의한 유효강성증가효과가 훨씬 크기 때문에 기준대로 사용하는 것이 타당하다.
구조설계기준의 이음길이 규정에 의하여 설계된 고강도 나사형 철근이 배근된 겹침 이음 실험체는 모두 공칭강도를 상회하고 있으나 횡보강 철근을 배근하지 않았기 때문에 쪼개짐파괴가 발생하였다. 기계적 이음한 실험체들은 휨파괴모드에 의해 파괴됨과 동시에 공칭강도를 상회함을 확인하였다. 이에 따라 고강도 나사형 철근의 기계적 이음은 사용가능한 것으로 판단된다.
이 연구를 통해 설계기준항복강도 600MPa의 고강도 철근을 사용할 수 있도록 기반을 조성하였으며, 600MPa과 670MPa의 고강도 나사형 철근의 기계적 이음을 사용할 수 있을 것이다.

Recently, the demand for using higher strength steel reinforcing bars are increasing in the construction fields of RC structures due to economical and construction work efficacy. Higher strength bars can reduce the material costs and the congestion of steel placement in heavily reinforced member. Also, it can assure concrete placement and reduction of construction time.
However, since the higher strength steel bars have the same elastic modulus to the existing ones, they require large deformation corresponding to the higher strength and this deteriorates serviceability. At the service load the member should exhibit large deflection and excessive cracking may occur before reaching nominal strength. Also, they do not have well defined yielding point and stable plastic plasteau, which are important in securing stable ductile behaviors of RC members. And, splice length, which is proportional to the strength of the rebar, increases.
In this paper, the performance of the steel bars with 600MPa and 670MPa yield strengths was investigated through experimental tests expecially focused on the flexural behavior and splice length and it was verified that current code could be used for the design of RC members with those strength steel bars.
Flexural tests were conducted on the 12 beam specimens with different concrete compressive strength, steel tensile strength, and the reinforcement ratio tests. All the specimens showed average 7.3 percent higher strength than the nominal one calculated by current design code and ductile failure mode. The crack width of the specimens at the service load is slightly higher than the allowable limit. But, level of the crack width may not affect the overall structural integrity due to the highly corrosive-resistance of higher strength rebar.
Also, the deflection was estimated by using effective stiffness of non-cracked and cracked section based on the current code and compared to the experimental results. It was confirmed that the estimated deflection matched well with measured ones. The effective stiffness of the speciment with higher strength steel bars was reduced to a level of about 71 percent when compared with similar nominal strength specimens with usual 400MPa steel bars.
Minimum beam and one-way slab thickness table, which can be used when accurate beam and slab deflections are not calculated, was presented for 600MPa and 670MPa steel bars.
The performance of lap and mechanical slices for 600MPa and 670MPa steel bars was investigated by direct tension test and flexural test using RC beams. The specimen with lap splice length specified by current design code showed higher yield strength than the nominal strength and stable ductile failure mode. And mechanical splice which can reduce the splice length was proven to be usable instead of the lap splice.