Comparison of Splices between Bolts and Welding Spliced PHC Piles

볼트 수직이음 PHC말뚝와 용접이음 PHC말뚝의 이음부 거동 비교

Abstract

Behaviors of splices between bolts and welding spliced PHC piles using the tensile strength test were analyzed. The bolts spliced PHC piles, which were tightened over $200N{\cdot}m$ tightening torque, showed straight V shaped line at splices at the lowest 20 N load. Both sides of PHC piles stayed straight, so the full section of bolts spliced piles did not show the unifying behavior, which was the most important performance requirement as pile. Other bolts spliced PHC piles, tightened with $20N{\cdot}m$ loosening torque, also showed the same straight V shaped line at splices for each step of loading. The full section of bolts spliced piles did not return to the initial position after each step of unloading and did not show the elastic material behavior. The splices quality of bolts spliced piles is much lower than that of welding spliced piles with respect to displacement of splices during each step of loadings, residual displacements during each step of unloadings, and failure loads. Results showed that bolts spliced PHC piles, tightened with both over $200N{\cdot}m$ and as low as $20N{\cdot}m$ torque, fell short of performance requirements of spliced PHC pile.

볼트 수직이음 PHC말뚝 및 용접이음 PHC말뚝에 대한 휨강도시험을 실시하여 각 이음 PHC말뚝의 성능을 비교 분석하였다. $200N{\cdot}m$이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝에서는 가장 낮은 하중단계인 20kN에서도 볼트 수직이음구에서 좌우로 꺾인 변형 양상(직선 v형 라인)이 나타났으며 PHC말뚝 본체는 완전한 직선 형태를 유지하고 있었으므로 볼트 수직이음 PHC말뚝은 말뚝의 가장 중요한 성능인 일체화 거동을 하지 않았다. 체결토크가 풀린 즉, $20N{\cdot}m$의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝은 각 하중 단계에서 이음부위에 대하여 양쪽으로 대칭된 직선 V형 상태의 변위 양상을 나타내고 있었다. 각 하중 단계에서 하중 제거 시 이음말뚝은 하중 재하 전의 상태로 돌아가지 않았으므로 탄성 재료 거동을 나타내지도 않았다. 재하단계에 따른 이음부 변위 및 재하 하중 제거 후의 잔류 변위, 이음 PHC말뚝의 파괴하중 및 3가지 기본 성능 등을 비교한 결과 볼트 수직이음 PHC말뚝의 이음 품질은 용접이음 PHC말뚝의 이음 품질에 크게 미달하였다. 따라서 $200N{\cdot}m$ 이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝이나 체결토크가 풀린 볼트 수직이음 PHC말뚝은 이음말뚝의 기본 성능에 크게 미달하는 것으로 나타났다.

Fig. 1. Tensile strength test (KS F 4306) (KSA, 4306)

Fig. 2. Testing pictures

Fig. 3. Test results of P-BV-01

Fig. 4. Test results of P-BV-02

Fig. 5. Test results of P-BV-03

Fig. 6. Test results of P-BV-04

Fig. 7. Test results of P-W-01

Fig. 8. Test results of P-W-02

Fig. 9. Test results of P-W-03

Fig. 10. Plot of displacements of splices by step unloadings

Fig. 11. Plot of residual displacements of splices by step unloadings

Table 1. Standard specifications of PHC pile splices

Table 2. Comparisions of 2 kinds of pile splice method

Table 3. Performance test plan for bolts spliced PHC pile

Table 4. Testing machine specifications

Table 5. Displacements of splices by step loadings

Table 6. Residual displacements of splices by step unloadings

Table 7. Failure loads of spliced PHC piles

Table 8. Quality performance analysis of bending strength of tested specimens