구속조건에 따른 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 압축 거동 특성에 관한 해석적 연구

Abstract

건축물이 점점 고층화되고 장스팬화 되어감에 따라 철근콘크리트 구조물에서의 고강도콘크리트 사용 또한 점점 늘어나고 있는 실정이다. 철근콘크리트 구조물에서 고강도콘크리트는 부재단면의 축소, 구조성능 증대, 경제성확보 및 공기단축 등의 측면에서 많은 이점을 가지고 있다. 이러한 고강도콘크리트의 장점을 극대화하기 위해서는 수직부재(기둥)와 수평부재(슬래브, 보)의 강도를 다르게 적용하는 것이 바람직하다. 이때, 기둥과 수평부재가 만나는 접합부의 강도는 원칙적으로 기둥의 강도를 적용하여야 하나 실제 시공 시에는 적용하기가 쉽지 않은 실정이다. 본 연구는 바닥판 구조에 의해 4면이 횡구속 되지 않은 경우에 대해 접합부의 콘크리트강도를 바닥판 강도로 적용하더라도 구조적인 성능을 발휘할 수 있는 보강 상세를 제안하고, 접합부의 구속 형태에 따라 접합부 이종 강도 콘크리트 적용이 접합부 압축 강도에 미치는 영향에 대하여 해석적으로 검토 및 분석하였다.

1) 4면에 의해 횡구속 되어있는 내부 접합부의 경우 C-40-NF와 비교하였을 때 기둥과 접합부의 콘크리트 강도비에 따른 영향이 미미하게 나타났으며 구속면의 수가 줄어들수록 강도비에 대한 영향이 커지는 것을 확인하였다.

2) 비구속 접합부 대비 강도비 및 보폭에 따른 구속효과에 대한 영향은 480mm 보폭이 240mm 보폭에 비하여 그 효과가 크게 나타났으며 내부 접합부의 경우 18%∼57%, 외부 접합부 12%∼43%, 코너 접합부 –0.3%∼0.5%의 순으로 확인되었다. 이는 접합부를 구속하는 면의 수에 따라 3축 압축 상태를 유지하는 정도가 다르기 때문인 것으로 사료된다. 3) 보폭의 감소에 따른 압축강도의 영향은 2면 보강된 코너접합부에서 1%로 가장 미미하게 나타났으며 내부접합부의 경우 2%∼4%로 영향을 받는 것으로 나타났다. 하지만 3면으로 횡구속되어 있는 외부접합부의 경우 7%∼12%로 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

4) 본 연구에서 제안한 보강상세를 적용하여 해석한 결과 기둥과 접합부에 적용된 콘크리트 강도비가 클수록 보강효과가 높게 나타났으며 비교적 보의 폭이 작은 240mm 조건에서 높은 보강효과를 보였다. 또한 3면이 구속된 외부접합부의 경우 0∼13%의 보강효과를 나타낸 반면 코너 접합부의 경우 18∼35%로 가장 큰 보강효과를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 제안한 보강상세를 이용하여 접합부에 대한 보강을 실시할 경우 보다 경제적이며 효율적인 접합부 설계를 진행할 수 있을 것으로 사료된다.