Abstract
The reinforced concrete beam-column connections are in lack of constructability and are likely to show anchorage failure because of the complex details of joint regions. Under seismic loads, a destruction of the column or the beam-column joint leads to collapse of the whole structures. For this reason, the safety of structures has to be guaranteed by following procedures which are based on the strong column-weak beam design concept: 1) failure of beam by generating plastic hinge in the beam maintained a certain distance from the surface of column, 2) failure of column or beam-column joint. In this study, headed bars were used as longitudinal reinforcements of beam and joint reinforcements in order to improve the strength and constructability of joint and to relocate plastic hinge. The finite element analyses (FEAs) were performed to the reinforced concrete beam-column joints utilizing headed bar reinforcements. To verify the availability of the analysis models, the FEAs for experimental tests performed by previous researchers were conducted and compared with the experimental results. Additional variables are also considered to confirm the excellence of headed bars. Analysis results indicate that the constructability of beam-column connections can be improved by using headed bars for the full anchorage of longitudinal reinforcements of beam under similar structural performance. In addition, the plastic hinge was relocated to the intended place by using headed bars as joint reinforcements. Under cyclic displacement loading, the energy dissipation capacity and ultimate stress were increased and the decrease in stiffness was minimized.
철근콘크리트 보-기둥 접합부는 철근의 복합적인 배근으로 인하여 시공성이 저하되고 철근의 정착공간이 협소하여 정착파괴가 발생할 가능성이 높다. 또한 지진하중 하에서 기둥 또는 접합부의 파괴는 구조물 전체의 파괴를 야기할 수 있기 때문에 기둥 표면에서 일정한 거리이상 떨어진 보에 소성힌지를 발생시켜 보의 파괴가 선행된 후에 기둥 및 접합부가 파괴되는 강기둥-약보의 설계 개념을 적용하여 구조물의 안전성을 확보하고 있다. 본 연구에서는 이러한 접합부의 강도 증가 및 시공성 향상을 도모하고 소성힌지를 보의 내측방향으로 이동시키기 위한 방안으로 보 주인장 철근과 접합부 보강 철근으로 헤디드 바를 활용하고자 하였다. 이를 위해 헤디드 바로 보강된 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 대해 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 해석결과의 정확성을 검증하기 위하여 선행연구자에 의해 실험된 부재와 동일한 변수에 대한 해석을 수행하여 그 결과를 비교하였으며, 헤디드바의 우수성을 확인하기 위한 변수를 추가하여 해석을 수행하였다. 해석결과 보 주인장 철근의 정착방법으로 헤디드 바를 사용함으로써 유사한 구조성능 하에서 시공성 향상을 도모할 수 있음을 확인하였다. 또한 헤디드 바를 접합부에 보강함으로써 설계자가 의도한 위치에 소성힌지를 발생시킬 수 있었으며, 주기하중 하에서 에너지 소산능력의 증가, 강성 감소의 최소화 및 극한응력을 향상시키는 결과를 얻었다.
