철근콘크리트 보 - 기둥 접합부의 전단거동에 관한 실험적 연구

1. 서론 연구 목적 결론 실험체 및 측정 실험결과 및 분석 (a) J1, BJ1 (b) BJ2 ~ BJ4 철근콘크리트 보-기둥 접합부 실험체 단면도 실험체 셋팅 스트레인 게이지 위치 L.V.D.T. 위치 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 전단거동에 관한 실험적 연구 An Experimental Study on Shear Behavior of Reinforced Concrete Beam-Column Joints 김진영, 오기종, 이정윤 - 철근콘크리트 보-기둥 접합부는 내진설계 시 보에서 충분한 에너지 소산이 이루어져 접합부 및 기둥의 내력 저감이 설계자가 요구하는 연성 능력에 도달할 수 있도록 설계되어야 함. - 연성능력을 평가하기 위한 선행연구자의 보-기둥 접합부 전단거동 평가 모델은 다음의 세 가지 접합부의 파괴 모드를 다루고 있다. (a) J-파괴 : 보가 접합부보다 먼저 파괴. (b) BJ-파괴 : 보의 항복 → 보와 접합부가 맞닿은 면에 소성힌지 발생 → 소성힌지에서 급격한 변형률 증가는 접합부 내부에도 영향을 미치게 되어 접합부 내력 감소 → 접합부 파괴. (c) B-파괴 : 접합부가 보보다 먼저 파괴. 접합부 파괴 모드 • 지진하중 받아 접합부에 소성힌지가 형성되고 보의 주인장철근 항복. • 항복한 보의 주인장철근은 부재의 연성을 증가시켜 접합부에 영향. - 접합부에 배근된 철근의 변형률은 소성힌지 구역의 철근 변형률에 비하여 극히 작아야 함에도 불구하고 실제로는 접합부 철근의 변형률이 증가. • 접합부 내의 보 부재축 방향 변형률이 증가할 경우 접합부 콘크리트 스트럿의 인장 변형률도 증가. • 콘크리트 스트럿의 압축강도도 감소. • 보에 인접한 접합부 철근이 항복함으로써 접합부의 부착응력이 증가하여 부착파괴 발생 가능. - 접합부 및 보의 철근에 변형률게이지를 부착하여 연성이 증가함에 따라서 변하는 철근의 변형률을 횡방향 철근비를 변수로 하여 실험함. - J-파괴하는 접합부의 전단강도 평가식은 실제 접합부의 전단강도를 잘 예측함. - BJ-파괴하는 접합부의 전단강도 평가식은 실험체 BJ-1, BJ-2의 연성은 잘 예측하고 있지만 실험체 BJ-3, BJ-4의 경우 접합부의 연성을 다소 과대평가함. - 접합부 내부의 철근의 변형률은 인접한 철근 변형률이 증가함에 따라서 증가함. - 접합부와 보가 맞닿는 면의 주인장철근변형률은 항복변형률에 도달하고 급격하게 증가. - 접합부 중심에서의 변형률의 변화는 층간 변위가 증가함에 따라서 증가하였지만 증가의 폭은 상대적으로 작음. 철근콘크리트 보-기둥 접합부 상세 - 실험체 셋팅 • 기둥하단에 직경 100mm의 강봉을 사용하여 회전변형을 유도. • 보의 양단에도 접합부의 회전변형만 일어나도록 힌지로 고정. • 실험체 하단에서 2m 떨어진 위치의 기둥에 변위 용량이 ±250mm인 유압 액츄에이터를 설치하여 반복 횡하중을 실험체에 재하. • 미끌림을 방지하기 위해 12개의 유압볼트를 각각 50tonf의 유압으로 바닥판 고정. 접합부의 횡방향 철근비에 따라 접합부의 연성은 달라지며, BJ-파괴하는 접합부의 연성 평가식은 횡방향 철근비가 0.0186 이상인 BJ-파괴 접합부의 연성을 잘 예측하였지만, 철근비가 0.0186 미만인 접합부의 경우 접합부의 연성을 과대평가하는 경향이 보임. 접합부와 인접한 보에서 발생한 소성힌지 영역내의 축방향 변형률이 접합부 내부의 축방향 변형률에 미치는 영향은 접합부의 변형이 증가할 수록 증가함. 보-기둥 접합부의 연성 평가식의 검증 및 수정을 위한 연구와 콘크리트 압축강도를 변수로 하는 추가적인 실험이 수행되어야 할 것임. - 인접한 보에 배근된 주인장철근의 양에 따라서 접합부는 상이한 파괴모드를 나타냄. - J-1 실험체는 파괴가 접합부에 집중, 보의 주인장철근이 항복하기 이전에 접합부에서 전단파괴. - BJ-1, BJ-2, BJ-3 실험체는 보의 주인장철근이 항복한 이후에 접합부에서 전단파괴. - 주인장철근의 양이 감소해 보의 소성힌지 구역에 피해가 집중, 상대적으로 접합부에는 균열이 적게 발생. - BJ-4 실험체의는 보의 소성힌지에서 콘크리트가 압축파괴, 접합부 균열 폭은 매우 작음.