강섬유보강콘크리트 구속효과를 고려한 연결보의 횡보강근 대체효과

Abstract

철근콘크리트 연결보의 전단강도를 효과적으로 확보하기 위해서는 대각보강근의 좌굴을 방지하고 효과적으로 구속시키기 위해 충분한 양의 횡보강근이 배근 되어야 한다. 연결보의 우수한 연성능력을 확보하기 위해서는 배근되는 횡보강근의 양이 증가한다. 이에 따라 현행 구조설계기준에서 제시하는 보 단면 전체를 횡 구속하는 대체 상세여도 횡보강근 사이 간격이 점차 조밀해져 배근 작업이 어려워져 시공성이 저하되는 현상이 나타난다. 이러한 문제를 해결하고자 1980년대 이후로 철근콘크리트 연결보에 고성능재료를 적용한 연구 및 개발이 다수 이루어져 왔다. 고성능 재료 중 철근을 보조하는 역할로 사용되는 강섬유는 철근의 일부를 대체하는 것이 가능하여 배근 작업이 용이해져 시공성의 향상을 기대할 수 있다. 그러나 기존연구들은 강섬유 혼입에 따른 연결보의 강도 증진을 목표로 한 연구가 대다수 수행되었다. 강섬유 혼입에 따른 부재의 연성능력을 평가하는 연구 결과는 부족하며, 횡보강근 상세를 근본적으로 완화하기 위한 강섬유의 효과를 정량적으로 평가하는 연구 결과 또한 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 강섬유 혼입 시 연성능력에 대한 영향 검토를 위한 실험적 규명이 필요하다고 판단된다. 이에 따라 강섬유의 효과를 정량화하기 위해 실험적 연구를 수행하고 기존연구 데이터베이스 분석을 통해 강섬유 혼입에 따른 연결보 횡보강근량의 변화를 분석하고자 한다. 강섬유의 보강지수(60, 90, 120)와 횡보강근 간격(100 mm, 300 mm)을 주요 변수로 계획하여 현행기준에서 제시하는 배근 상세를 만족하지 않은 6개의 실험체를 제작하였다. 실험은 가력이 용이하도록 90˚ 회전시킨 실험체 중앙부에 액츄에이터의 가력선이 위치하도록 설치하여 횡하중을 가력하였다. 실험의 결과를 분석하여 강섬유 보강지수에 따른 실험체 각각의 구조성능을 평가하였다. 기존 문헌의 SFRC 기둥의 구속응력 산정식을 인용하여 SFRC 연결보의 적용하였고, 데이터베이스를 통하여 제안된 식을 평가하였다.