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학위논문 상세정보

강섬유보강 고강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 비선형 거동 원문보기
Inelastic Behavior of High Strength Steel Fiber Reinforced Concrete Beam-Column Joint

  • 저자

    황성근

  • 학위수여기관

    광운대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    건축공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2003

  • 총페이지

    xii, 106 p.

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8611178&outLink=K  

  • 초록

    최근 건축물의 경량화, 고층화를 목적으로 고강도 재료를 사용한 철근콘크리트 건축물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 초고층화에 따른 지진하중의 경감 등을 위한 건축물의 경량화가 이루어져야 하며, 이러한 건물의 경량화를 꾀하기 위해서는 고강도 재료의 사용이 필수적이라 하겠다. 이에 따라, 고강도 재료와 신재료의 개발 및 적용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이지만, 현재 대부분의 연구가 고강도 콘크리트의 개발 및 적용에 국한되고 있으며 철근 및 신재료에 대한 연구는 상대적으로 부족한 것이 현실이다. 따라서, 콘크리트의 고강도화에 따라 부재의 단면이 축소되더라도 소요 철근량에는 변화가 없기 때문에, 결과적으로 동일 단면적에 대해서 철근량이 많아지게 되는 결과를 초래하며, 철근과 철근 사이의 간격이 좁아짐에 따라 시공성이 떨어지며 부착성능이 저하되는 결과를 나타내기 때문에 고강도 철근의 적용에 대한 연구가 병행되어야 할 것이다. 또한, 재료의 고강도화에 따라 부재들이 취성적 거동을 할 가능성이 있기 때문에 이러한 취성적 부재에 연성을 확보할 수 있는 강섬유 등의 2차 보강재료의 개발 및 적용 역시 연구되어야 할 것이다. 또한, 고강도 재료를 사용한 초고층 건축물의 내진성능을 향상시키기 위해서는 지진하중과 같은 반복하중에 대한 접합부의 변형능력을 향상시켜야 할 것이다. 한편, 현행기준에 따라 보-기둥 접합부를 횡보강근만으로 보강할 경우에는 소성힌지가 보-기둥 접합면에 발생하여 부재의 변형능력이 저하될 수 있다. 따라서, 중간철근으로 소성힌지부를 보강하여 소성힌지를 접합면으로부터 이동 및 확산시킴으로써 보-기둥 접합부의 변형능력을 향상시키는 등의 일련의 노력이 필요하다. 이에 따라, 본 연구에서는 고강도 철근(fy=8000kgf/㎠)과 고강도 콘크리트(fck=700kg/㎠)를 사용한 철근콘크리트 건축물의 내진성능을 향상시키기 위한 연구의 일환으로, 보통강도 철근(fy=4000kg/㎠)과 고강도 콘크리트(fck=700kg/㎠)를 사용했을 경우 기존 연구에 의해 정량적으로 평가된 소성힌지의 이동 및 확산개념을 고강도 구조부재의 설계에 도입하여 보-기둥 접합부의 변형능력을 확보할 수 있는 배근상세를 실험적 연구를 통하여 규명하고자 한다. 또한 강섬유 보강 및 중간철근의 유무를 변수로 하여 주근의 강도변화에 따른 보-기둥 접합부의 비선형거동을 분석함으로써 고강도 철근 및 2차 보강재료로서의 강섬유의 사용성과 보-기둥 접합부의 변형능력 확보를 위한 중간철근의 유용성을 검증하고자 한다. 각 실험체의 사이클별 파괴상황, 소성힌지부에 대한 전단변형도, 하중-변위 곡선 및 에너지 분산능력 등의 분석을 통한 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1)SD40 철근을 보 주근으로 사용한 실험체의 경우 40CM-STAN 시험체에 비하여 강섬유를 보강한 40CM-STAN-SF 시험체의 에너지 분산능력이 대략 10% 이상 증가된다. 2)SD80 철근을 보 주근으로 사용한 실험체의 경우 80CM-STAN 시험체에 비하여 수직앵커형 중간철근으로 보강한 80IV-1.0D10 시험체 및 강섬유를 보강한 80IV-1.0D10-SF 시험체의 에너지 분산능력이 각각 15%, 19% 이상 증가된다. 3)중간철근에 의한 소성힌지의 보강범위를 1.0d 정도, 휨 보강근량(As)에 대한 중간철근양(Ai)의 비(Ai/As)는 18% 정도로 하였을 경우 보-기둥 접합부의 변형능력이 향상된다. 4)SD80 철근을 보 주근으로 사용한 실험체는 고강도 철근의 낮은 신율로 인하여 6.4δy(64mm)에서 주근이 파단되는 현상을 나타내었으며, 또한 기준실험체인 80CM-STAN에 비하여 수직앵커형 중간철근을 1.0d 길이로 보강한 실험체 및 강섬유를 보강한 시험체의 주근이 먼저 파단되는 경향을 나타내었다. 이러한 현상은 다음과 같은 이유로 설명할 수 있다. 즉, 소성힌지부의 코아 콘크리트가 국부적으로 파괴된 기준실험체의 임계단면에서는 평단면 이론(plain remain plain after bending)이 일부 성립되지 않음에 따라 철근의 변형도 요구(strain demand)가 감소된 반면에, 중간철근으로 보강된 실험체들은 임계단면의 소성화가 지연됨에 따라 평단면 이론에 근거한 철근의 변형도가 지속적으로 증가되었기 때문이라 판단된다. 5)본 논문에서 제안된 보 주근의 고강도화에 따른 배근상세는 관례적인 보강방법에 의한 보강방법보다 변형능력이 우수한 것으로 나타났지만, 고강도 철근의 사용에 있어서는 신율 등의 재료적 성능의 향상이 따라야 한다고 판단된다.


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