Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Structural Capacity Evaluation of Hybrid Precast Concrete Beam-Column Connections Subjected to Cyclic Loading

반복하중을 받는 하이브리드 프리캐스트 보-기둥 접합부의 성능평가

  • Choi, Hyun-Ki (Dept. of Architectural Engineering, Hanyang University) ;
  • Yoo, Chang-Hee (Dept. of Architectural Engineering, Hanyang University) ;
  • Choi, Yun-Cheul (Dept. of Architectural Environmental Engineering and Building Service, ChungWoon Univ.) ;
  • Choi, Chang-Sik (Dept. of Architectural Engineering, Hanyang University)
  • 최현기 (한양대학교 건축공학과) ;
  • 유창희 (한양대학교 건축공학과) ;
  • 최윤철 (청운대학교 건축설비소방학과) ;
  • 최창식 (한양대학교 건축공학과)
  • Received : 2009.09.01
  • Accepted : 2010.02.10
  • Published : 2010.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this study, new moment-resisting precast concrete beam-column joint made up of hybrid steel concrete was developed and tested. This beam-column joint is proposed for use in moderate seismic regions. It has square hollow tubular section in concrete column and connecting plate in precast U-beam. The steel elements in column and beam members were connected using bolt. Furthermore, in order to prevent the premature failure of concrete in hybrid steel-concrete connection, ECC(engineered cementitious composite) was used. An experimental study was carried out investigating the joint behavior subjected to reversed cyclic loading and constant axial compressive load. Two precast beam-column joint specimens and monolithic reinforced concrete joint specimen were tested. The variables for interior joints were cast-in-situ concrete area and transverse reinforcement within the joint. Tests were carried out under displacement controlled reverse cyclic load with a constant axial load. Joint performance is evaluated on the basis of connection strength, stiffness, energy dissipation, and displacement capacity. The test results showed that significant differences in structural behavior between the two types of connection because of different bonding characteristics between steel and concrete; steel and ECC. The proposed joint detail can induce to move the plastic hinge out of the ECC and steel plate. And proposed precast connection showed better performance than the monolithic connection by providing sufficient moment-resisting behavior suitable for applications in moderate seismic regions.

이 연구에서는 시공성과 경제성이 향상되고 중진 지역에서 사용할 수 있는 새로운 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 접합부 상세를 복합구조로 개발하고 실험을 통하여 이를 검증하였다. 이 상세는 기둥 속에 매립된 각형강관과 보U형 단부를 갖는 보 단부에 매립된 플레이트를 볼트로 결합시킬 수 있는 구조로 되어있다. 하이브리드 스틸-콘크리트 접합합부에 앞서 콘크리트가 조기에 파괴되는 것을 막기 위하여 접합부 부분에 ECC(engineered cementitious composite)를 사용하였다. 개발된 접합부 상세에 대한 성능을 검증하기 위하여 보-기둥 접합부 실험체를 계획하여 이에 대한 내진성능 실험을 실시하였다. 내부 접합부에 있어서는 접합부 횡보강근 유무와 현장타성 범위를 변수로 3개의 실험체를 제작하였다. 실험은 기둥에 일정 축력을 가한 상태에서 PC기둥 단부에 액츄에이터를 설치하여 변위제어로써 반복가력 하여 실시하였다. 실험에서 얻은 자료를 접합부 내력, 강성, 에너지 소산능력 등에 대하여 분석하였으며, 그 결과 이 연구에서 제시한 새로운 보-기둥 접합부 상세는 강재와 콘크리트 그리고 ECC 사이에서의 다른 부착 특성 때문에 구조거동에서 차이점이 관찰되었으며, 기준 실험체를 제외한 두 실험체의 경우 ECC 및 철골연결재에 의해 소성힌지를 유도할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고 프리캐스트 접합부는 높은 일체성과 모멘트 저항 능력을 보이며 중진 지역에서 사용가능함을 보였다.

Keywords

References

  1. 김승훈, 류갑청, 하상수, 문정호, 이리형, “철근 관통형 프리캐스트 콘크리트 보-기둥 외부접합부의 구조적 거동에 관한 실험적 연구,” 대한건축학회 논문집, 22권, 11호, 2006, pp. 3-10.
  2. Paulay, T. and Priestley, M. J. N., “Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings,” A Wiley Insterscience Publication, 1992, pp. 250-263.
  3. 하상수, 김승훈, 문정호, 이리형, “강선 이음형 half PC 보-기둥 내부 접합부의 구조적 거동에 관한 실험적 연구,” 대한건축학회 논문집, 23권, 9호, 2007, pp. 3-11.
  4. Restrepo, J. I., Park, R., and Buchanan, A. H., “Test on Connections of Earthquake Resisting Precast Reinforced Concrete Perimeter Frames of Buildings,” PCI Journal, Vol. 40, No. 4, 1995, pp. 44-61.
  5. Abdel-Fattah, B. A. and Wight, J. K., “Study of Moving Beam Plastic Hinging Zones for Earthquake Resistiong Design of RC Buildings,” ACI Journal, Vol. 84, No. 1, 1987, pp. 31-39.
  6. ACI Committe 318, Building Code Requirement for Structural Concrete, American Concrete Institute, 2005.
  7. ACI 352R-91, “Recommendations for Design of Beam Column Joints in Monolithic Reinforced Concrete Structures,” ACI Manual of Concrete Practice, ACI, 2002, pp. 1-9.
  8. Lee, J. Y., Kim, J. Y., and Oh, G. J., “Strength Deterioration of Reinforced Beam-Column Joints Subjected to Cyclic Loading,” Engineering Structures, Article in Press, 2009. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.03.009
  9. 이정윤, 채희대, “지진하중을 받는 철근콘크리트 접합부의 강도,” 한국지진공학회 논문집, 10권, 5호, 2006, pp. 25-33. https://doi.org/10.5000/EESK.2006.10.5.025
  10. ACI T1.1R-01, “Commentary on Acceptance Criteria for Moment Frames Based on Structural Testing,” ACI Manual of Concrete Practice, ACI, 2002, pp. 1-7.
  11. Ehsani, M. R. and Alameddin, F., “Design Recommendations for Type2 High-Strength Reinforced Concrete Connections,” ACI Structural Journal, Vol. 88, No. 3, 1991, pp. 277-291.

Cited by

  1. Analytical Study on Hybrid Precast Concrete Beam-Column Connections vol.25, pp.6, 2013, https://doi.org/10.4334/JKCI.2013.25.6.631
  2. Effect of lintel on horizontal load-carrying capacity in post-beam structure vol.60, pp.1, 2014, https://doi.org/10.1007/s10086-013-1371-1