대구경 고강도 철근을 사용한 외부 보-기둥 접합부의 구조성능 평가

Abstract

대구경 고강도 철근과 같은 경우 철근 혼잡과 같은 문제 때문에 외부 보-기둥 접합부에서 갈고리철근 대신에 확대머리철근의 사용이 필요하다. 확대머리철근과 같은 경우 ACI 318-14 및 KCI 2012 기준에서는 철근의 정착능력 때문에 철근의 항복강도, 직경, 콘크리트 압축강도를 제한함으로 대구경 고강도 확대머리철근의 사용을 제한하고 있다. 대구경 고강도 확대머리철근을 사용할 경우 주철근에서 받는 인장력이 증가하며, 확대머리철근의 헤드부분의 지압력이 증가하여 수직응력이 증가한다. 이는 확대머리철근에서 발생가능한 측면파열파괴가 발생할 가능성이 있다. 또한 주철근의 인장력 증가로 인하여 철근 직선부분의 부착력이 감소하게 되며, 이는 접합부 전단파괴로 이어질 가능성이 있기에 이에 대한 연구가 필요하다. 기존연구에서는 대구경 고강도 철근의 사용한 외부 보-기둥접합부를 모사한 실험을 진행하였으며, 이를 통하여 철근 피복두께, 정착길이가 현행 ACI 318-14 기준을 만족하며 콘크리트 압축강도가 충분한 경우 대구경 고강도 확대머리철근 사용이 가능하다고 판단되었으나, 실제 외부-기둥 접합부를 모사한 대구경 고강도 확대머리철근 실험이 부족함으로 이에 대한 연구가 필요하다. 또한 콘크리트 압축강도가 60MPa 이하인 경우 현행 충분한 정착성능을 발휘하지 못하며, 전단파괴로 이어질 수 있다. 이를 통해 현행 정착길이식과 전단강도식에 대한 연구가 필요하기에 관련 연구를 진행하였다. 실험 51mm, 57mm 대구경 철근이 사용되었으며, 항복강도 550MPa 고강도 철근이 사용되었다. 기존 정형석교수에 의해 진행된 Test 1과 같은 경우 철근의 정착길이, 피복두께 등이 변수로 설계되었으며, Test 2와 같은 경우 접합종류, 콘크리트 압축강도 등이 변수로 설계 되었다. 실험 결과 ACI 318-14에서 제시한 정착길이, 피복두께, 철근간 간격 등을 만족하는 경우 EJ-T1-L15- S2-J 실험체를 제외한 경우 보의 휨파괴가 발생하였다. EJ-T1-L15-S2-J실험체와 같은 경우 부착력이 감소하였으며, 이를 통하여 전단력이 확대머리 철근의 지압력에 의해서 전단되는 것을 확인하였다. 이를 통하여 압축스트럿에 의한 전단식을 제시하였고 실험체 분석 결과 압축스트럿에 의한 전단식이 더 정확한 것으로 판단되었다.