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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 서수연
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2016
헤드 스플라이스 슬리브로 철근이음된 중공 PC기둥의 반복횡력에 대한 구조성능
노상현
,
이지은
,
김설기
외 2명
한국콘크리트학회 학술대회 논문집
2016.11
학술대회자료
중공 PC 기둥을 활용한 외부 보-기둥 접합상세에 따른 구조성능 평가
노상현
,
신덕환
,
김강수
외 1명
대한건축학회 학술발표대회 논문집
2016.10
학술대회자료
모르타르 충전식 헤드 스플라이스 슬리브의 정적 내력 성능 평가
노상현
,
이지은
,
김설기
외 3명
대한건축학회 학술발표대회 논문집
2016.10
학술대회자료
중공PC 기둥을 활용한 외부 보-기둥 접합부 성능 평가
노상현
,
이지은
,
신덕환
외 2명
한국콘크리트학회 학술대회 논문집
2016.05
학술대회자료
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프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete, 이하 PC)공법은 기둥, 보, 슬래브 등의 부재를 공장에서 제작하여 현장에서 조립하는 공법으로 품질의 균등화, 현장작업 간소화, 공기단축 등의 장점이 있다. 그러나 PC공법은 중력저항 시스템으로 설계되는 경우가 많아 지진과 같은 횡 방향으로 작용하는 힘에 취약하기 쉽다. 이는 부재들이 연결되는 접합부의 일체성 확보가 어려워 RC공법에 비해 접합부가 취약하기 때문이다. 이에 국내외로 PC공법의 접합부 시스템을 개발하여 모멘트저항 골조시스템을 구축하고자 많은 연구가 진행되어오고 있다.
그 연구 중 하나인 중공 프리캐스트 콘크리트(Hollow Precast Concrete, 이하 HPC)골조 시스템은 원심력으로 제작하여 중공이 있는 PC 기둥과 현장 타설 콘크리트(Cast-In-Place)를 합성하여 사용하는 골조 시스템이다. 최근 선행연구로서 HPC 기둥을 활용한 외부 보-기둥 접합부의 구조성능에 관한 연구가 진행되어 통상의 PC 골조접합부에 비하여 HPC 기둥을 사용한 접합부의 일체성이 향상됨이 실험적으로 규명되었다. PC구조에서 외부 접합부에 비하여 내부 접합부는 기둥의 네 면에서 보가 교차되기 때문에, 보 단부 철근의 정착이 상대적으로 어렵다. 따라서 접합부에서의 일체성 확보가 문제될 가능성이 높다.
이에 따라 본 연구에서는 중공PC 기둥을 활용한 내부 보-기둥 접합부의 구조성능을 규명하고자 접합부 상세에 따른 실험체를 제작하여 횡 하중 반복가력 실험을 실시하였다. 특히 HPC 기둥을 활용한 골조시스템의 접합부 설계 프로세스를 정립하고, 접합부의 시공성과 구조성능 및 거동에 대하여 분석하여 중공 PC 기둥 골조시스템의 구조설계자료를 제공하고자 하였다.
실험 결과, 모든 실험체에서 보가 휨 항복을 한 뒤 접합부에서 전단균열이 발생하였고 최종 파괴 하였으며, RC 실험체가 다른 실험체에 비해 높은 구조 내력과 연성적인 거동을 하는 것으로 나타났다. HPC 실험체와 PC 실험체의 최대 내력은 유사하게 나타났으나 연성 평가 결과, HPC 실험체의 경우 접합부와 기둥의 중공부가 일체 타설되고 보 하부 철근이 기둥의 중공 내부에 정착됨으로 인하여 정착성능이 향상되어 RC 실험체와 유사하게 연성적인 거동을 보이는 것으로 나타났다. 철근에 부착된 변형률 게이지 분석 결과, HPC 기둥의 중공 내부에 보 하부 철근이 정착됨으로 인하여 인장철근의 정착효과가 나타난 것으로 판단된다. 또한 강성 평가 결과, 층간변위비가 증가할수록 모든 실험체가 유사한 강성변화를 보이는 것으로 나타났으며, 이는 헤드 스플라이스 슬리브가 HPC 기둥의 주근을 효과적으로 이음한 것으로 판단된다.
설계기준에 따라 보-기둥 접합부의 내력을 평가한 결과, 실험체가 보에서 휨 항복한 후 접합부에서 전단 파괴되는 것으로 예측되었으며 실제 실험에서도 동일한 결과가 나타났다. 또한 기준식에 의해 산정한 내력과 실험값을 비교한 결과, 모든 실험체가 현행구조설계기준을 충족하는 구조성능을 발휘한 것으로 판단된다.
이로부터 HPC 기둥을 활용하여 보-기둥 접합부를 기준식에 따라 설계할 시 보 하부 주근의 정착효과를 확보하면서 모멘트저항 골조시스템을 구축할 수 있을 것으로 사료된다.
그 연구 중 하나인 중공 프리캐스트 콘크리트(Hollow Precast Concrete, 이하 HPC)골조 시스템은 원심력으로 제작하여 중공이 있는 PC 기둥과 현장 타설 콘크리트(Cast-In-Place)를 합성하여 사용하는 골조 시스템이다. 최근 선행연구로서 HPC 기둥을 활용한 외부 보-기둥 접합부의 구조성능에 관한 연구가 진행되어 통상의 PC 골조접합부에 비하여 HPC 기둥을 사용한 접합부의 일체성이 향상됨이 실험적으로 규명되었다. PC구조에서 외부 접합부에 비하여 내부 접합부는 기둥의 네 면에서 보가 교차되기 때문에, 보 단부 철근의 정착이 상대적으로 어렵다. 따라서 접합부에서의 일체성 확보가 문제될 가능성이 높다.
이에 따라 본 연구에서는 중공PC 기둥을 활용한 내부 보-기둥 접합부의 구조성능을 규명하고자 접합부 상세에 따른 실험체를 제작하여 횡 하중 반복가력 실험을 실시하였다. 특히 HPC 기둥을 활용한 골조시스템의 접합부 설계 프로세스를 정립하고, 접합부의 시공성과 구조성능 및 거동에 대하여 분석하여 중공 PC 기둥 골조시스템의 구조설계자료를 제공하고자 하였다.
실험 결과, 모든 실험체에서 보가 휨 항복을 한 뒤 접합부에서 전단균열이 발생하였고 최종 파괴 하였으며, RC 실험체가 다른 실험체에 비해 높은 구조 내력과 연성적인 거동을 하는 것으로 나타났다. HPC 실험체와 PC 실험체의 최대 내력은 유사하게 나타났으나 연성 평가 결과, HPC 실험체의 경우 접합부와 기둥의 중공부가 일체 타설되고 보 하부 철근이 기둥의 중공 내부에 정착됨으로 인하여 정착성능이 향상되어 RC 실험체와 유사하게 연성적인 거동을 보이는 것으로 나타났다. 철근에 부착된 변형률 게이지 분석 결과, HPC 기둥의 중공 내부에 보 하부 철근이 정착됨으로 인하여 인장철근의 정착효과가 나타난 것으로 판단된다. 또한 강성 평가 결과, 층간변위비가 증가할수록 모든 실험체가 유사한 강성변화를 보이는 것으로 나타났으며, 이는 헤드 스플라이스 슬리브가 HPC 기둥의 주근을 효과적으로 이음한 것으로 판단된다.
설계기준에 따라 보-기둥 접합부의 내력을 평가한 결과, 실험체가 보에서 휨 항복한 후 접합부에서 전단 파괴되는 것으로 예측되었으며 실제 실험에서도 동일한 결과가 나타났다. 또한 기준식에 의해 산정한 내력과 실험값을 비교한 결과, 모든 실험체가 현행구조설계기준을 충족하는 구조성능을 발휘한 것으로 판단된다.
이로부터 HPC 기둥을 활용하여 보-기둥 접합부를 기준식에 따라 설계할 시 보 하부 주근의 정착효과를 확보하면서 모멘트저항 골조시스템을 구축할 수 있을 것으로 사료된다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구배경 및 목적 11.2 연구내용 및 방법 31.3 중공 프리캐스트 콘크리트 기둥 시스템 51.3.1 중공 프리캐스트 콘크리트 기둥 51.3.2 중공 프리캐스트 콘크리트 골조 시스템 7Ⅱ. 이론적 고찰 102.1 프리캐스트 콘크리트 구조의 접합부 102.2 보-기둥 접합부의 구조적 거동 122.3 보-기둥 접합부의 현행 설계기준 152.3.1 ACI 352R-02 152.3.2 국내·외 현행 설계 기준 182.4 보-기둥 접합부의 설계 프로세스 21Ⅲ. 실험 계획 253.1 실험 개요 253.1.1 실험체 계획 253.1.2 실험 변수 273.1.3 실험체 제작 313.1.4 재료 실험 343.2 실험체 가력 및 측정방법 363.2.1 실험 계측 계획 363.2.2 실험체 가력 방법 403.2.3 재하이력 42Ⅳ. 실험 결과 및 분석 464.1 균열 및 파괴 양상 464.2 하중-층간변위비 그래프 514.3 에너지 소산능력 564.4 에너지 감쇠 소산율 604.5 연성 및 강성 평가 634.6 정착 철근의 변형도 분석 674.7 실험체 내력 평가 71Ⅴ. 결 론 75
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