• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.329-336
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• 2010

이 논문에서는 경간장이 30 m인 표준 PSC I 거더의 정착부 거동을 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 현재 사용되고 있는 표준 PSC I 거더의 정착부 파열보강철근은 텐던 긴장으로 인한 단부 콘크리트의 응력흐름을 정확히 반영하지 못 한 채 설계되었고, 과대보강으로 인해 콘크리트 타설 시 작업성이 크게 떨어지고 있는 실정이다. 따라서 이 논문에서는 표준 PSC I 거더와 동일한 단면을 갖는 실험체 3개를 제작하여 인장실험을 수행하였다. 각 실험체의 파열보강철근은 100 mm, 200 mm, 300 mm 간격의 격자형으로 배근되었다. 실험결과, 파열균열 긴장력은 모든 실험체에서 설계 긴장력의 1.6배 내외로 나타났고, 파열균열은 정착단부 내부에서 수직방향으로 발생하였다. 또한 설계 긴장력의 2.7배까지 긴장력을 도입한 결과, 파열보강철근 간격이 300 mm인 실험체의 일부 수평방향 파열보강철근만 항복되었다. 따라서 표준 PSC I 거더의 정착부 파열보강철근은 도로교설계기준에서 제한하고 있는 최대 간격 300 mm를 만족시키는 것만으로도 파열력에 대한 안전성을 충분히 확보할 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.167-175
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• 2018

정착구의 성능 평가를 위한 대부분의 기존연구와 성능실험들이 ETAG 013 규정에 따라 실험체를 제작하고 실험을 수행한 것으로 명시해오고 있다. 하지만 실험체에 사용된 파열력 보강 철근이나 보조보강철근이 ETAG 013에서 규정된 별도의 승인이 불필요한 최소 철근량을 초과 배치하여 실험이 수행되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ETAG 013 규정에 대한 올바른 이해와 실험을 위해 ETAG 013 규정에서 명시하는 하중전달실험 방법과 성능기준에 대해 고찰하고, 상용화된 PT정착구 시스템을 적용하여 고강도 콘크리트, 고장력 강연선을 변수로 한 실험체를 제작하고 하중전달실험을 수행하여 원형 정착구 시스템의 성능과 보조보강철근의 상관성을 평가하였다. 실험 결과, ETAG 013 규정이 적절한 크기 및 강도의 실험체와 파열력 보강철근을 사용하지 않으면 성능을 만족하지 않는 매우 엄격한 규정임이 확인되었으며, 보조보강철근의 양을 증가 시키는 것이 아니라 실험체의 크기를 최소치수로 한정짓지 않고 규정에 따라 15%크게 적용하는 방법으로 실험을 수행하는 것이 바람직한 것으로 평가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.365-373
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• 2016

강섬유 보강 초고성능콘크리트(SUPER Concrete)는 일반 콘크리트에 비해 높은 압축강도와 인장강도를 지닌다. 이러한 특성으로 SUPER Concrete로 제작된 부재는 단면을 크게 줄일 수 있고, 확대머리철근의 정착강도가 향상될 것으로 기대된다. 이 연구에서는 120 MPa, 180 MPa SUPER Concrete로 제작된 외부 보-기둥 접합부에 $4d_b$, $6d_b$의 정착길이를 갖는 확대머리철근의 정착 성능을 평가하였다. 모든 실험체에서 600 MPa 이상의 실제 항복강도가 발현된 후 일부 실험체에서 측면파열파괴가 발생되었다. 확대머리철근의 정착강도가 매우 높아 철근이 파단되는 경우도 있었다. 설계기준강도 120 MPa 이상 SUPER Concrete에 정착된 확대머리철근은 $4d_b$의 짧은 정착길이로 콘크리트구조기준에서 허용하는 철근의 최대 설계기준강도 600 MPa를 발현할 수 있는 것으로 평가되었다. 기존에 개발된 일반 콘크리트에 정착된 확대머리철근의 측면파열파괴강도 평가식과 현행 콘크리트구조 기준의 확대머리철근 정착길이 설계식은 실험값을 과소평가하였다. 일반콘크리트에서 개발된 평가식은 SUPER Concrete의 높은 인장강도 특성을 반영하지 못하기 때문으로 분석된다. 확대머리철근 정착강도를 $(f_{ck})^{\alpha}$에 비례한다고 가정하고 실험결과를 회귀분석하여, SUPER Concrete 압축강도의 0.14승에 비례하는 정착강도 평가식이 개발되었다. 40개 실험 자료에 대한 [실험값]/[예측 값]의 평균은 1.01, 변동계수는 5%였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1349-1360
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• 2013

현재 사용되는 보통 콘크리트를 이용한 PS 정착부는 응력 집중에 의한 복잡한 배근상세로 단면이 커지고, 인장응력에 저항하기 위한 추가적인 철근이 많이 배근되어 시공성이 저하된다. 그러나, 최근 개발된 UHPC를 PS 부재에 적용할 경우 높은 강도와 우수한 역학적 특성으로 인해 단면 축소 및 PS 정착부의 복잡한 배근상세를 단순화 할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 이 논문에서는 UHPC 재료의 역학적 특성을 적용하여 보통 콘크리트에 비해 단면을 축소하고 별도의 정착장치와 구속철근이 없는 PS 정착부의 역학적 거동을 유한요소해석 방법을 이용하여 수행하였다. 그 결과, 최대 파열응력은 수직균열에 의한 파괴없이 저항할 수 있는 하중재하능력 기준을 만족하였으며, 발생위치는 단면 폭의 0.2배 되는 위치에서 발생하였다. 또, 도로교설계기준에서 제시된 근사해법의 파열력과 유한요소해석 결과를 비교한 결과 구속철근 보강 없이도 파열력에 저항할 수 있는 하중재하능력 기준을 만족하는 결과를 확인 할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.291-302
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• 2009

현행 기준식에 따르면 초고강도콘크리트에서는 철근 인장이음길이보다 압축이음길이가 더 길어지는 현상이 발생된다. 초고강도콘크리트의 경제적 실용화를 위해 합리적인 압축이음강도의 평가가 필요하다. 이를 위해 압축이음의 거동 특성을 분석하고 영향인자를 도출하였으며, 설계강도 40, 60 MPa 콘크리트에 대한 압축이음 실험을 수행하였다. 압축이음강도는 부착과 지압으로 구성되고, 부착과 지압의 복합 거동에 의해 발현되므로, 압축이음 거동특성 및 강도평가를 위해서는 부착과 지압이 함께 존재하는 상태에서의 연구가 수행되어야한다. 인장이음과 달리 압축이음은 이음길이가 짧고 지압의 존재로 인해 콘크리트 강도의 영향이 크다. 실험결과 압축이음강도는 콘크리트의 제곱근에 비례하는 것으로 평가되었다. 부착과 지압 모두 주변 콘크리트의 응력상태에 따라 결정되는데, 콘크리트의 축방향 응력이 높기 때문에 철근 순간격 증가에 따른 이음강도 증가는 거의 없다. 지압강도는 이음길이와 철근 순간격에 무관하며, 콘크리트 강도의 제곱근의 함수로 표현할 수 있다. 파괴양상이 측면파열파괴와 유사하므로 지압강도는 앵커의 측면파열파괴 강도식을 활용하여 평가가 가능하다. 부착에 의해 발현되는 강도는 인장이음의 경우와 유사하므로, 인장이음강도에 비해 향상된 압축이음강도는 단부 지압효과로 설명될 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.611-620
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• 2016

철근항복강도가 420 MPa만 사용되는 원자력발전소는 대구경 철근이 과밀 배근되어 정밀시공이 어렵고 콘크리트구조물의 품질저하가 우려된다. 과밀배근 해소를 위해 항복강도 550 MPa 철근의 사용이 필요하다. 이 연구에서는 550 MPa 고강도철근의 실용화를 위해 요구되는 여러 검토 항목 중, 철근과 콘크리트 일체 거동을 위해 필요한 43 mm 갈고리철근의 정착거동을 실험적으로 평가하였다. 실험체 모두 목표했던 측면파열파괴가 발생하여, 최대하중에서 측면 피복두께가 급격히 탈락하였다. 가력 초기에는 대부분의 하중을 직선구간의 부착에 의해 지지하였으나, 최대 하중의 1/3 지점부터 부착에 의한 기여도가 저감되기 시작하여 최대 하중에서는 대부분 갈고리 지압에 의해 하중을 지지하였다. 횡보강철근이 있는 실험체에서 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값] 비율의 평균이 1.45였다. 35 mm 초과 철근에 적용이 금지된 횡보강철근에 대한 보정계수 0.8을 적용하여도 안전한 갈고리 정착이 가능하다. 고강도콘크리트를 사용한 경우에는 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값]의 비율이 1.0로 다른 경우에 비해 안전율이 부족하였다. 콘크리트강도의 제곱근에 비례하는 콘크리트구조기준은 고강도 콘크리트에서 안전측이 아니므로 콘크리트 압축강도에 대한 영향을 저감시킬 필요가 있다. 실험결과를 회귀분석하여, 콘크리트 압축강도, 묻힘길이, 측면피복두께, 횡보강철근의 영향을 고려한 갈고리철근 정착강도 평가식을 개발하였다. 13개 실험데이터와 비교한 결과, [실험값]/[예측값] 비 평균이 1.0, 변동계수가 10%로 매우 정확히 강도를 예측하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.569-576
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• 2019

PSC-Edge 거더 라멘교는 Edge 거더에 긴장력을 도입하고 정모멘트를 감소시켜 저형고와 장경간화가 가능한 교량이다. 본 교량은 가설벤트가 상부슬래브의 하부에 지지되고 Edge 거더부에 2차 강연선이 긴장된 후 거더 외측 면에 $45^{\circ}$방향의 사인장 균열이 발생하였다. 프리스트레스 정착부의 응력분포 및 파열균열의 양상에 관한 연구가 활발히 진행되었지만 기존 연구 결과는 본 구조물의 실제 형상과 경계조건이 상이하여 명백한 원인분석이 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 가설벤트의 경계조건을 추가로 고려된 3D Frame 해석을 수행하였으나 Edge 거더부에서 최대 압축응력이 발생하여 균열을 원인을 규명하기에는 한계가 있었다. 따라서 LUSAS 16.1을 사용한 3D Solid 해석을 수행하였으며 그 결과 Edge 거더의 하부와 상부슬래브의 경계부분에서 최대 주인장응력이 발생하였다. 최대 주인장응력과 방향여현을 사용하여 둔각부 Edge 거더 외측면의 소요 철근량을 분석한 결과 사용 철근량이 부족한 것으로 분석되었다. 따라서 추가 시공된 교량은 기존 교량보다 정착부의 철근량과 철근보강 범위를 확장시켰다. 그 결과 Edge 거더부의 균열은 더 이상 발생하지 않는 것으로 관찰되었다. 이와 유사한 PSC-Edge 거더 형식의 교량을 설계 및 시공할 때 본문에서 제안한 해석 및 보강방법을 적용하면 시공 중 발생하는 Edge 거더 외측면의 균열을 충분히 제어할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.94-101
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• 2023

본 연구에서는 철근콘크리트(RC) 및 강섬유보강콘크리트(SFRC) 외부 보-기둥 접합부에서 SD700인 확대머리철근의 정착성능을 실험적으로 평가하였다. 실험체는 총 10개로 제작되었으며 강섬유 보강 유무, 정착길이, 보의 유효춤, 스터럽 배근상세 등을 변수로 계획하였다. 실험결과, 실험체는 실험변수에 따라 측면파열파괴, 콘크리트 브레이크아웃파괴, 전단파괴 등이 나타났다. 정착길이를 변수로 한 RC 계열실험체에서 정착길이가 25~80% 증가함에 따라 정착강도는 26.5~42.2% 증가하여 정착길이에 비례하지 않음을 확인하였다. 보의 유효춤이 2배인 JD 계열 실험체는 콘크리트 브레이크아웃파괴가 나타나 기준 실험체에 비하여 31.5~62% 최대내력이 감소하였다. 확대머리철근 주위의 전단보강근 간격이 기준실험체에 비하여 1/2배인 S 계열 실험체는 8.4~ 9.7% 최대내력이 증가하였다. SFRC 실험체 콘크리트 압축강도가 RC 실험체 콘크리트 압축강도에 비하여 29.3% 작게 평가되었지만, 정착강도는 7.3~12.2% 더 크게 증가하였다. 이에 강섬유 보강에 따른 확대머리 철근의 정착성능이 크게 향상됨을 확인하였다. KDS 기준의 정착길이 92%, 110%로 배근된 실험체의 실험 최대내력이 이론내력에 비하여 92%, 99%인 결과를 고려하면 안전율을 더욱 크게 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다. 또한 정착길이 대비 보의 유효춤을 고려한 설계식 제시가 요구된다.