• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.686-693
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• 2018

철근 콘크리트 구조물에 다양한 종류의 철근 이음 방법이 개발되고 이를 현장에서 적용하여 왔다. 지난 여러 연구들에 따르면 철근의 직경이 굵어지고 철근의 강도가 커질 경우, 원가 효율 면에서 기계적 이음이 겹침이음보다 상대적으로 우수한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 철근 콘크리트 구조물의 고강도 철근(SD600)에 대한 에폭시 충전형 기계적 이음장치를 제시하고 실험을 실시하였다. 이형 철근을 원형 튜브형 강재로 된 커플러에 삽입하고 고강도 에폭시 충전재를 커플러 안으로 주입하면 커플러 안에서 충전재가 경화되면서 이음 장치가 구성된다. 에폭시의 압축강도, 커플러의 길이, 철근의 지름 등에 따른 에폭시 충전형 기계적 이음장치에 대한 일방향 인장시험을 수행하였으며, 실험체의 파괴하중 및 파괴 양상을 관찰하였다. 실험 결과, 실험체의 실제 파괴하중은 에폭시 충전재의 예상 파단 내력의 약 2배 이상으로 나타나 강재 커플러의 구속으로 인하여 경화 에폭시 충전재의 파괴하중이 크게 증가했다는 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.129-136
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• 2012

철근 압축이음은 초고층 건축물의 수직 부재에서 거의 모든 층에서 발생되므로, 압축이음 거동에 대한 명확한 이해는 합리적인 이음부 설계에 필수 요소가 된다. 이 연구에서는 압축을 받는 철근이음의 인자별 특성을 분석하기 위해, 부착 또는 지압만 존재하는 압축이음 실험을 수행하였다. 실험 결과 부착과 지압이 함께 존재하는 일반이음에서는 부착과 지압의 상호 간섭으로 각각의 고유 강도가 100% 발현되지는 않았다. 특히 지압은 국부적인 영역에서 발현되므로 중첩으로 인한 감소량이 부착에 비해 컸다. 부착과 지압이 함께 존재하는 일반이음은 부착이음과 지압이음에 비해 동일하중에서 콘크리트와 철근의 상대변위를 줄일 수 있다. 이음 파괴는 콘크리트와 철근 사이의 과도한 상대변위로 인해 발생되므로 일반이음의 강도가 부착이음과 지압이음에 비해 항상 높아진다. 따라서 부착 또는 지압을 제거함으로써 압축이음강도를 향상시킬 수는 없다. 또한 부착이음에서 순수 부착강도는 인장이음의 부착강도와 거의 유사하게 나타났으므로, 압축이음강도가 인장이음강도보다 큰 것은 지압의 영향임을 알 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.217-224
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• 2013

ACI 318-08에 신설된 확대머리 철근의 정착길이 설계식은 콘크리트 강도, 철근 항복강도, 철근 지름만을 변수로 횡보강철근의 영향을 고려하지 않고 있다. 또한 제한적인 데이터에 근거한 설계식으로 순간격과 재료강도에 엄격한 제한을 두고 있다. 이 연구에서는 철근 항복강도 600 MPa의 고강도 철근을 사용하여, $2d_b$의 좁은 순간격을 갖고 횡보강철근을 배근한 겹침 이음 실험을 실시하였다. 실험 결과 횡보강철근을 배근하지 않은 실험체의 경우, 프라잉 거동으로 인해 하부 피복콘크리트가 일찍 탈락되었다. 전체 정착강도 중 확대머리 지압의 기여도는 평균 15%로 지압이 제대로 발현되기 전에 파괴되었다. 이음길이 전체에 스터럽을 배근한 횡보강 실험체는 프라잉 거동이 억제되고 횡보강에 의한 부착강도 증진으로 무보강에 비해 지압과 부착이 모두 증가하였다. 이음 단부에만 횡보강철근을 배근한 단부보강 실험체의 경우, 프라잉 거동은 억제되었지만 이음구간의 부착이 크게 증가되지 않아 지압이 충분히 발현되기 전에 부착에 의해 파괴되었다. 실험결과를 회귀 분석하여 확대머리 철근의 정착강도 평가식을 제안하였다. 평가식은 부착과 지압의 영향을 분리하여 구성하였으며, 콘크리트강도, 횡방향 철근 지수, 정착길이를 설계 변수로 포함하였다. 실험 결과와 비교한 결과 평균 1.0, 변동계수 6%로 변수에 따른 편향 없이 정착강도를 예측하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.481-487
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• 2002

콘크리트충전 강관기둥의 외다이아프램 접합부형식에서, 철골보의 하중이 내부의 콘크리트로 전달되는 하중전달 메카니즘이 아직 명확하게 규명되지 않았다. 여기서 각 층에서 철골보의 전단력은 외부의 강관과 내부의 콘크리트 사이의 부착응력에 의해 전달된다고 본다. 따라서 본 연구는 콘크리트충전 강관기둥의 부착응력을 파악하기 위해, 콘크리트면에만 하중을 가하는 단순가력실험을 실시하였다. 콘크리트 종류, 강관의 형상/길이, 이음부의 유무/뒷댐재의 두께 등을 변수로 총 30개의 실험체를 제작하여 실험을 실시했으며, 각 변수에 따른 실험결과를 비교/분석하고자 했다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권4호
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• pp.685-692
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• 2020

본 연구에서는 철근 겹침이음 위치가 부적정하게 시공된 사례를 바탕으로 콘크리트 구조기준에서 제시한 설치기준에 대하여 분석 및 고찰을 하였으며, 현행 구조기준에서 제시한 겹침이음에 대한 기준이 적정함을 해석적으로 입증하였다. 실제 종방향 균열이 발생된 지하 박스구조물 단면에 대한 철근 겹침이음부의 철근강도감소비 및 설계유효 모멘트를 산출하여 철근 겹침이음부의 균열 발생원인에 대하여 해석적으로 입증하였다. 연구결과, 최대 인장응력이 발생되는 지하 박스구조물 중앙부에 철근 겹침이음이 설치될 경우 철근 겹침이음부의 철근강도감소비는 82.8% 수준인 것으로 분석되었다. 따라서, 콘크리트 구조기준에서 정하고 있는 바와 같이 철근 겹침이음부의 위치는 최대 인장응력이 발생하는 지점을 피해야 하며, 부득이하게 겹침이음이 부적정한 위치에 설치되는 경우 본 연구에서 검토한 바와 같이 충분한 겹침이음길이를 확보하여야 하며, 구조물 단면력에 대하여 검토하여 충분한 안전율을 확보하는 것이 중장기적인 균열 제어 방법으로 적정할 것으로 검토되었다.

• 토지주택연구
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• 제2권1호
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• pp.61-68
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• 2011

본 연구는 벽식구조 아파트의 슬래브와 벽체를 철근격자망으로 배근할 경우 접합부의 구조성능을 검증하기 위해 수행되었다. 이를 위해 벽체와 연결된 불연속단의 캔틸레버형 슬래브 시험체를 사용하여 철근격자망 상부근의 정착길이와, 철근격자망의 정착부에 일반 구부림 철근을 사용하여 정착한 경우의 정착방법 및 길이를 변수로 실험을 수행하였다. 결과는 다음과 같다. (1) 슬래브-벽체 외부접합부의 철근망 시공에서 슬래브 철근망은 벽체의 철근 선까지 배근하고 이음길이를 확보한 별도의 철근을 $90^{\circ}$ 표준갈고리로 정착하는 경우, 정착길이와 단면적이 확보되면 강도 발현에 문제가 없는 것으로 나타났다. (2) 슬래브 철근망을 접합부에서 이음할 때 철근망의 철근을 벽체 속으로 매입하면 강도는 더욱 증가한다. 그러나 최고강도에 도달한 이후의 연성은 이음이 없는 것과 동일한 것으로 나타났다. (3) 슬래브-벽체 외부접합부에서 단부 모멘트에 대한 슬래브 하부 압축콘크리트의 파괴시 변형률은 일반 콘크리트 보와 비교할 때 훨씬 큰 것으로 나타났다. 이는 슬래브-벽체 접합부가 $90^{\circ}$를 이루고 있어 이에 따른 구속효과가 있기 때문인 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.111-120
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• 2012

이 연구는 섬유 보강 시멘트 복합체(SHCC) 내에 매립된 철근의 겹침이음 성능을 평가하고자 하였으며, 이에 따라 단조 및 반복 재하시의 겹침이음된 철근의 인장 실험을 실시하였다. 총 10개의 SHCC 및 콘크리트 배합이 계획되었으며, 실험체의 변수는 보강섬유 종류(폴리에틸렌 및 강섬유), 팽창재 대체율(0% 및 10%) 및 실험체의 설계강도(30 MPa 및 100 MPa)로 계획하였다. SHCC 및 콘크리트 배합에 매립된 철근의 겹침이음 길이는 각각 콘크리트 구조설계 기준에 의거하여 산정된 겹침이음 길이의 60% 및 100%를 적용하였다. 실험 결과 SHCC에 철근이 매립될 경우 철근의 겹침이 음 성능을 향상시키는 것으로 나타났으며, SHCC 배합에서 보강 섬유 종류(PE-SHCC 및 PESF-SHCC)에 관계없이 겹침 이음된 철근의 인장강도 및 부착강도 증진에 기여하는 것으로 나타났다. 또한 SHCC에 팽창재를 대체할 경우 SHCC에 매립된 철근 겹침이음부의 거동 특성을 개선하는 특징을 보였다. 한편 균열 특성에서는 배합조건 및 재료특성에 따라 PE-SHCC가 PESF-SHCC에 비해 보다 많은 미세균열 특성을 나타내었다. 전언한 바와 같이 이 연구는 SHCC의 변형경화 특성에 따라 매립된 철근과의 상호작용을 증진시킴에 따라, SHCC에 매립된 철근 겹침이음 길이를 감소할 경우에도 양호한 거동 특성을 보이는 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.459-467
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• 2016

최근, 도로를 따라 지하 5~7m의 저심도에 설치되는 저심도 도시철도시스템의 경제성을 확보하기 위해, 신개념의 모듈식 개착 시공법을 개발 중에 있다. 본 연구에서는 상부 슬래브간의 연결부에 대한 구조성능 검증을 위해 루프이음을 가진 프리캐스트 철근콘크리트 부재들의 4점 재하 실험을 수행하였다. 전체 11개의 실험체가 제작되었으며 단면형상, 이음부 형상, 이음길이, 횡방향 보강철근을 변수로 이음이 없는 전단면 및 반단면 실험체와 비교하였다. 실험결과, 루프이음 실험체는 항복하중과 최대하중시 변위량 차이가 컸으며 이는 항복이후 접합부에서 발생한 균열이 확장됨에 따라 강성저하로 변위량이 급격히 증가한 것으로 판단된다. 또한 200mm의 루프이음을 가진 반단면 실험체의 경우, 이음이 없는 기준 실험체에 상당하는 휨성능을 확보하며 200mm 초과시 휨성능 향상의 정체기를 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.393-400
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• 2011

최근 구조물 설계개념의 변화로 사용응력 수준이 높아지고, 시공 및 경제성의 이유로 고강도 재료의 활용이 증가되고 있다. 그러나 고강도 철근을 사용하면 정착 및 이음 길이가 증가하게 되어 시공성이 저하되고 상세 설계의 어려움을 유발할 수 있다. 이에 따라 이 연구에서는 고강도 철근의 정착 및 이음 길이를 단축시키기 위하여 철근 마디형상의 변화가 부착 성능에 미치는 효과를 분석하도록 하였다. 기존 철근을 포함하여 마디의 형상을 개선한 총 5개의 단순보형 실험체를 제작하여 실험하였으며, 각 실험체는 경간 중앙부에서 겹침 이음되어 부착 파괴를 유도하도록 설계하였다. 실험의 결과는 부착강도, 하중-처짐 관계 및 균열의 관점에서 분석하였으며, 기존 연구자들의 부착강도 관련 설계 및 제안식과 비교 분석하였다. 실험 결과 마디면적비가 증가된 철근은 보통 철근보다 약 11%의 부착강도 향상을 나타내었으며, 마디면적비가 같더라도 높고 낮은 마디를 혼합한 경우에는 23%의 강도 증가를 나타내었다. 또한, 부재의 처짐, 균열의 개수 및 균열폭 등 사용성 관점에서 살펴볼 때, 개선된 형태의 철근은 보통 철근과 유사한 거동을 나타내어 현장적용에 큰 문제가 없을 것으로 분석되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.570-576
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• 2018

철근콘크리트 구조물에서 철근의 이음은 철근을 겹쳐서 결속선으로 결속한 겹침이음과 커플러에 의한 기계적 이음이 일반적이다. 국내 설계기준(콘크리트구조기준)에서는 일반철근(비용접 철근)에 대해 용접 겹침이음을 제한하고 있으나, 해외기준(AWS D1.4)에서는 예열을 통한 일반철근의 용접 겹침이음을 허용하고 있다. 본 연구에서는 국내외 규격 및 설계기준을 조사하고, 건설현장에서 가장 많이 사용되는 SD400 강종의 일반철근을 대상으로 용접 겹침이음 인장실험을 수행하여 인장강도를 평가하였다. 용접 겹침이음 시험체의 용접길이는 KS규격(KS B ISO 17660-1)에 제시된 최소용접길이인 8d를 적용하고, 예열온도는 AWS D1.4에 따라 D19이하는 $150^{\circ}C$, D22이상은 $260^{\circ}C$로 설정하였다. 인장실험 결과, 용접 겹침이음된 일반철근은 콘크리트구조기준에서 요구하는 인장강도(항복강도의 125%)를 발현하였으며, 모두 철근 모재에서 파단이 발생되었다. 예열 유무에 따른 영향을 검토하기 위해, 일반철근을 예열한 후 용접한 것과 예열 등의 열처리하지 않은 것을 비교한 결과, 인장강도는 큰 차이를 보이지 않았다. 실험시 사용한 일반철근을 대상으로 화학성분을 분석하여 탄소당량(Ceq)을 확인한 결과, 0.45% 이하로 낮았다. AWS D1.4에 따르면, 탄소당량이 0.45% 이하면 예열이 필요하지 않은 조건이다. 결과적으로 예열의 영향이 미비한 것은 일반철근의 탄소당량이 낮았기 때문인 것으로 확인되었다.