A Study on the Anchorage Length of Metal Stiffeners for the Structural Reinforcement of Stone Cultural Heritages

It was the 1900s that the damaged materials of stone heritages began to be preserved and managed for the purpose of reuse, especially since cement, an inorganic material, began to be used during the Japanese colonial period. Epoxy resin, an organic material, was introduced to architecture around the turn of the 1990s, and has been being used across the board. In particular, filler mixtures began to be aggressively used for the structural reinforcement of severed materials. The problem was metal stiffeners used for structural reinforcement. The anchorage length varied depending in different conservation scientists, and as a result the secondary damage was apt to occur in the materials. In this study, hereat, a calculation was made of the most effective anchorage length with the minimization of material damage. The results were as in the following: the anchorage length of an 8-milimeter-across (ø8) metal stiffener was found to be most effective at 60.88mm. Those of ø12 and ø16 were 60.88mm and 91.32mm respectively. In the case of other calibers, the anchorage length was calculated by a formula ${\ell}_d=a_tf_y/u{\Sigma}_0$. In the experiment, helically-threaded round bars were used as metal stiffeners in order that they could bear surcharge loads such as bending, shear and constriction.

석조문화재의 구조적 보강을 위한 금속보강재 정착길이 연구

석조문화재의 훼손된 부재를 재사용하기 위한 보존관리는 1900년대부터 시작되었다고 볼 수 있는데 일제강점기 시대에 무기물인 시멘트를 원료로 사용하면서 부터이다. 1990년대에 접어들면서 건축 재료인 유기질의 에폭시수지가 도입되었고 현재에 이르기까지 석조문화재 전반에 활용되고 있다. 특히 절단된 부재의 구조적 보강에도 충전제를 혼합하여 사용하는 등의 적극적인 보존처리 작업이 진행되었다. 그러나 구조적 보강을 위해 넣은 금속봉의 길이는 보존과학자의 인지적 경험을 바탕으로 설계하였기 때문에 다양한 매입길이와 함께 원부재의 2차적 훼손을 유발할 수 있다. 따라서 본 실험을 통해 원부재의 훼손율을 최소화하면서 최대의 구조적 보강을 하기 위해 유효정착길이를 표준화한 결과 ø8mm 는 60.88mm, ø12mm는 91.32mm, ø16mm는 121.76mm가 적정하였다. 이 외의 구경은 ${\ell}_d=a_tf_y/u{\Sigma}_0$을 이용하여 정착길이를 구한다. 이 때 사용된 금속보강재는 전산형 환봉을 사용하여야 휨, 전단, 압축 등의 재하하중에 대항할 수 있었다.