Prying Action of Spliced Reinforcements in Tension

인장 겹침이음에서 프라이 거동의 영향

Splice of reinforcement is inevitable in reinforced concrete structures and, generally, lap splices are used. Lap length for tension splice is determined from development length in tension. The development length is calculated from an experimental model which was based on data of tests on anchorage and splice. Longitudinal reinforcements in flexural members are deformed and, therefore, prying action happens in spliced reinforcements unlike anchored reinforcements. The prying action induces tensile stress in cover concrete and this tensile stress plays the same role to a circumferential tensile stress caused by bond. Because splitting failure is assumed to occur when the summation of tensile stresses caused by the prying action and the bond is equal to the tensile strength of the concrete, the prying action reduces the bond strength of spliced reinforcements. A theoretical model for the prying action is developed and effects of the prying action on the bond strength are assessed. The tensile stress by the prying action is proportional to tensile strength and modulus of elasticity of reinforcements. In addition, the tensile stress is inversely proportional to spacing of reinforcements. Consequently, longer splice length is required for spliced reinforcements with small spacing in flexible members.

철근공사에서 이음은 필연적으로 발생되며, 일반적으로 겹침이음을 통해 이음강도를 확보한다. 인장 이음길이는 인장 정착길이를 기준으로 산정되며, 정착길이는 실험적으로 도출된 부착강도 모델을 기반으로 결정된다. 인장이음은 휨을 받는 경우에 발생되므로 부재의 휨변형이 반드시 발생된다. 휨변형에의해 프라이(Prying) 거동이 발생되어, 철근이 피복콘크리트를 밀어내는 힘이 발생된다. 이러한 힘은 부착응력에 의해 발생되는 인장응력과 동일한 역할을 한다. 프라이 거동에 의해 발생된 인장응력과 부착응력에 의해 발생된 인장응력의 합이 콘크리트 인장강도에 도달하면 이음부가 파괴되므로, 프라이거동의 존재는 부착강도를 저하시키게 된다. 역학적 모델을 구성하여 휨부재의 인장이음에서 프라이거동이 이음강도에 미치는 영향을 분석하였다. 프라이 거동에 의한 인장응력은 보강근의 인장강도와 탄성계수에 비례하며, 휨부재의 휨강성에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 이음되는 보강근의 간격에 반비례하여 인장응력이 유발된다. 따라서 슬래브와 같이 휨강성이 작은 부재에 촘촘하게 이음된 경우에는 현행 설계기준보다 긴 이음길이를 확보할 필요가 있다.