Hybrid precast concrete panel is a wall element that is able to quickly construct the core wall structure for moderate-rise modular buildings. Hybrid precast concrete panel has unique characteristics which is a pair of C-shaped steel beams combined at the top and bottom of a concrete wall, In this study, an improved anchorage detail for vertical rebar is proposed to ensure the lateral force resistance performance of hybrid precast concrete panel emulating monolithic concrete wall. Also, the structural performance of horizontal connection is investigated experimentally with the bolt spacing parameter. And the behavior of hybrid precast concrete panel with the improved detail is compared with the monolithic concrete wall tested in a previous study. Finally, the required thickness of C-shaped steel beam to eliminate or minimize the deformation in horizontal connection is calculated by prying action equation.
Main objective of this study is to examine the hysteretic behaviors and to evaluate the capacity of precast concrete (PC) large panel structures simulated from the prototype of 15-story building, Two 1/2 scaled precast concrete wall specimens and one monolithic reinforced concrete specimen were designed and tested under the cyclic loading conditions. The main parameter of test specimens in PC large panel structure is the type of details for vertical continuity of vertical steel in horizontal joint. Also the behaviors of PC large panel structures are compared with that of monolithic reinforcement concrete wall structure. From the results, the stiffness and energy dissipation ratio of the precast concrete specimens are shown little bit lower than those of monolithic reinforced concrete specimen. In the PC large panel structures, the specimen connected vertically by welding (strong connection) showed higher strength than that of the specimen connected vertically by joint box. However the failure pattern of the former showed more brittle than that of the latter due to the diagonal compressive failure of wall panels.
In this research, the self-centering effect in precast and prestressed reinforced concrete structures was investigated experimentally. The reinforced concrete beams and columns were precast and connected by post-tensioning tendons passing through the center of the beams as well as the panel zone of the connections. Three beam-to-interior-column connections were constructed to investigate parameters such as beam to column interfaces (steel on steel or plastic on plastic), energy dissipating devices (unbonded buckling restrained steel bars or steel angles) and the spacing of hoops in the panel zone. In addition to the self-centering effect, the shear strength in the panel zone of interior column connections was experimentally and theoretically evaluated, since the panel zone designed by current code provisions may not be conservative enough to resist the panel shear increased by the post-tensioning force.
본 연구에서는 초고성능 콘크리트를 적용한 경량 프리캐스트 패널 개발의 일환으로 단면 두께와 철근 배근 유무에 따른 패널의 휨 재하 실험을 수행하였다. 일반 콘크리트 패널 1개와 초고성능 콘크리트를 사용한 경량 프리캐스트 패널 3개로서 총 4개의 패널을 제작하였다. 초고성능 콘크리트를 사용하고 철근을 보강하지 않은 패널은 단면 크기와 상관없이 일반 콘크리트 패널에 비해 휨 성능이 저하되는 것으로 나타났다. 초고성능 콘크리트를 적용한 속빈 단면에 콘크리트 양을 감소시킨 패널은 일반 콘크리트 패널에 비해 휨 성능이 150% 향상되었다. 이는 초고성능 콘크리트를 사용한 프리캐스트 패널의 단면 최적화 설계를 통해 더욱 경량화가 가능할 것으로 판단된다. 초고성능 콘크리트를 사용한 경량 프리캐스트 패널을 실제 구조물에 적용하기 위해서는 전단 성능과 연결 상세에 대한 추가 검토가 필요할 것으로 판단된다.
The essential difference between precast concrete structures and in situ concrete structures lies in the precast concrete panel structres, it is necessary to understand the bahavior of joints and their implications regarding overall structural behavior. Form such a point of view, this experimental study observes the components and joint behavior under the stress states expected of precast concrete panel structures subjected to lateral loads. 2 full-scale subassemblages were fabricated and tested. The test results show that the characteristics of horizontsl joints and wall coupling beams mainly govern the whole hahavior of P.C. structres.
Large panel building systems are composed of vertical wall panels which support horizontal roof and floor panels to form a box like structure. The simplecity of the connections, which makes precast concrete economically viable, causes a lack of continuity in stiffness, strength and ductility. This precast concrete large panel systems typically have weak connection regions. Three types of 2-story full-scale precast concrete subassemblages were tested under reversed cyclic loading. The seismic resistance capacity and failure mode of each system are compared in connection with the characteristics of joint connection details.
The purpose of this study is to develop a new seismic resistant method by using precast concrete wall panels for existing low-rise, reinforced concrete beam-column buildings such as school buildings. Three quasi-static hysteresis loading tests were experimentally performed on one unreinforced beam-column specimen and two reinforced specimens with L-type precast wall panels. The results were analyzed to find that the specimen with anchored connection experienced shear failure, while the other specimen with steel plate connection principally manifested flexural failure. The ultimate strength of the specimens was determined to be the weaker of the shear strength of top connection and flexural strength at the critical section of precast panel. In this setup of L-type panel specimens, if a push loading is applied to the reinforced concrete column on one side and push the precast concrete panel, a pull loading from upper shear connection is to be applied to the other side of the top shear connection of precast panel. Since the composite flexural behavior of the two members govern the total behavior during the push loading process, the ultimate horizontal resistance of this specimen was not directly influenced by shear strength at the top connection of precast panel. However, the RC column and PC wall panel member mainly exhibited non-composite behavior during the pull loading process. The ultimate horizontal resistance was directly influenced by the shear strength of top connection because the pull loading from the beam applied directly to the upper shear connection. The analytical result for the internal shear resistance at the connection pursuant to the anchor shear design of ACI 318M-11 Appendix-D except for the equation to predict the concrete breakout failure strength at the concrete side, principally agreed with the experimental result based on the elastic analysis of Midas-Zen by using the largest loading from experiment.
프리캐스트 콘크리트의 장점과 및 석조 아치의 거동을 접목한 콘크리트 패널 분절 아치 시스템은 가설재가 불필요한 시공성을 확보할 수 있는 경제적 시공법이다. 분절된 프리캐스트 콘크리트 패널의 연속 배치로 구성된 아치는 인양 및 시공을 위한 V형-스트립 연결부의 선설치 앵커 설치가 필수적이다. 그러나 좁은 폭과 얇은 두께의 콘크리트 패널은 선설치 앵커의 충분한 묻힘 깊이 확보를 보장할 수 없고 앵커 인발 거동 시 패널의 휨변형을 동반하는 등 앵커 저항성능 확보를 위한 콘크리트 패널의 기하학적 영향이 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 프리캐스트 패널과 강재 아웃리거로 구성된 아치구조의 제작시 설치되는 선설치 앵커의 인발 강도 평가를 위한 실험 연구를 수행하였다. 이를 위해 실제 아치 시스템과 동일한 크기의 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작하였으며, 선설 앵커의 직경, 앵커 묻힘 깊이, 와이어 매쉬 사용 등의 영향에 따라 총 24개 실험체의 선설치 앵커 인발 강도를 측정하였다. 또한 측정 변수에 따른 설계기준강도 확보 및 파괴 모드 평가를 통해 프리캐스트 콘크리트 패널 분절 아치 구조에 적용 가능한 선설치 앵커의 형태를 결정하였다.
본 연구에서는 도로용 패널로 사용되는 프리캐스트 콘크리트 슬래브의 양중, 이동 및 설치 등 제품의 제작 및 시공 시 발생될 수 있는 양중에 따른 안전 설계요소를 분석하였다. 그 결과를 토대로 축소형 슬래브(Full-scale용 슬래브의 1/2 크기 규모로 $1.8m{\times}3m{\times}0.15m$) 2개와 Full-scale용 슬래브($3.9m{\times}5.95m{\times}0.29m$) 1개를 제작하였으며, 콘크리트 및 철근 게이지를 설치하여 슬래브의 양중 및 트럭에 적재하여 이동 시 급작스런 동적거동으로 인해 발생되는 콘크리트 슬래브의 변형률을 측정하였다. 축소형 슬래브의 경우 60도로 양중 시 정지상태의 변형률에 비해 약 3.54배의 변형률에 도달하였다. 그러나 Full-scale용 슬래브는 양중 및 운반 중의 동적 거동을 계측한 결과 동적변형률이 그리 크지는 않아 양중과 운반 시에 파손될 염려는 거의 없는 것으로 판단되어 본 연구에서 채택한 양중 시스템의 안전성을 확인하였다.
This study aims at developing a new seismic resistant method by using precast concrete wall panels for existing low-rise, reinforced concrete beam-column buildings such as school buildings. Three quasi-static hysteresis loading tests were performed on one unreinforced beam-column specimen and two reinforced specimens with U-type precast wall panels. Top shear connection of the PC panel was required to show the composite strength of RC column and PC wall panel. However, the strength of the connection did not influence directly on the ultimate loading capacities of the specimens in the positive loading because the loaded RC column push the side of PC wall panel and it moved horizontally before the shear connector receive the concentrated shear force in the positive loading process. Under the positive loading sequence(push loading), the reinforced concrete column and PC panel showed flexural strength which is larger than 97% of the composite section because of the rigid binding at the top of precast panel. Similar load-deformation relationship and ultimated horizontal load capacities were shown in the test of PR1-LA and PR1-LP specimens because they have same section dimension and detail at the flexural critical section. An average of 4.7 times increase in the positive maximum loading(average 967kN) and 2.7 times increase in the negative maximum loading(average 592.5kN) had resulted from the test of seismic resistant specimens with anchored and welded steel plate connections than that of unreinforced beam-column specimen. The maximum drift ratios were also shown between 1.0% and 1.4%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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