SRC합성기둥에서 원터치-RC클립(135도 갈고리 대체용 RC클립 ; CH-RCC D13)을 활용한 폐쇄형 후프의 대체상세 제안 및 구조 성능검증 결과보고-3(출처:CH건설기술)

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by 한솔이지현이아빠 2024. 1. 24. 15:50

SRC합성기둥에서 원터치-RC클립(135도 갈고리 대체용 RC클립 ; CH-RCC D13)을 활용한 폐쇄형 후프의 대체상세 제안 및 구조 성능검증 결과보고-3 (출처 : CH건설기술/02.2240.4990)

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RCC 내진갈고리

원터치 내진클립, 기둥 띠철근 풀림방지 클립, 기둥 띠철근 135º대체용 내진클립

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안녕하세요..

앞에서는 2항의 SRC합성기둥의 폐쇄형후프 대체상세 제안한 것까지의 내용을 소개했습니다.

오늘은 이어서 실험검증한 내용에 대해 포스팅해보겠습니다.

건축구조기술사회지에 게재된 파일은 아래와 같습니다.

건축구조기술사회지23년12월기사내용.pdf

7.34MB

앞서 1. 개요의 내용에 이어 2항 내용부터 이어가도록 하겠습니다.

2. SRC합성기둥의 폐쇄형 후프 대체상세 제안 및 실험 검증

구조성능 검증을 위해서 실제 국내 실험환경에서 실험할 수 있는 규모로 계획하여야 하므로 실험체는 그림 6과 같이 하였고 단면은 기준상세 실험체와 대체후프 실험체들로 구분하여 총 3개의 실험체로 성능검증을 실시하였다.

SRC합성기둥에서 원터치-RC클립(135도 갈고리 대체용 RC클립 ; CH-RCC D13)을 활용한 폐쇄형 후프의 대체상세 제안 및 구조 성능검증 결과보고(출처 : CH건설기술/02.2240.4990)

실험체 구분에서는 기준상세 실험체(Standard ; ST)는 실험체 평면 상세의 평면 중 가장 상단의 평면에서 보는 것과 같이 H-형강 주변으로 주근 D19(SD600) 12개를 배치한 다음 직경 13mm의 폐쇄형 후프를 배치하였고 갈고리는 양쪽 135도 표준갈고리 교차 상세를 적용하여 제작하였다.

폐쇄형 후프를 배치할 때는 매입형 압축부재 강구조부재설계기준 KDS 14 31 10과 압축부재 합성콘크리트 설계기준 KDS 14 20 66에 띠라 산정한 최소 띠철근 간격 200mm보다 50mm 작은 150mm간격으로 기둥 길이 전체에 배치하여 실험체를 제작하였다.

대체후프-1 실험체(Alternative Hoop-1 ; AH-1)는 한쪽 135도 갈고리를 갖고 다른 쪽은 띠철근 직경의 6배(12)인 78mm 내민길이를 갖는 2개의 ‘ㄴ’자형 분리된 띠철근을 폐쇄형 후프와 같이 사각형태로 겹친 다음, 한쪽 135도 갈고리가 아닌 다른 쪽의 90도로 내민 갈고리에 원터치 RC클립(CH-RCC D13)을 결속하여 폐쇄형 후프를 구성하고 기둥 길이방향 수직 간격은 기준상세 실험체와 동일하게 150mm로 배치하여 실험체를 제작하였다.

대체후프-2 실험체(Alternative Hoop-2 ; AH-2)는 겹쳐지는 중앙 위치를 기준으로 띠철근 직경의 12배(12) 156mm의 정착길이를 갖는 2개의 ‘ㄷ’자 형태 띠철근을 폐쇄형 후프와 같이 사각 형태로 겹친 다음 중앙 위치에 원터치 RC클립(CH-RCC D13)를 결속보강하여 폐쇄형 후프로 구성하고 간격은 기준상세 실험체와 동일하게 150mm로 배치하여 실험체를 제작하였다.

대체후프-2에서 후프 배근할 때 중한 점은 띠철근이 겹쳐지는 중앙위치 기준에서 띠철근 직경의 12배로 양방향에 겹쳐지게 하는 것이 중요하다. 왜냐하면, 분리된 띠철근의 겹침이음으로 충분한 부착응력이 발생되어야 하기 때문이다.

반복횡하중에 따른 가력 장치도는 그림6 (b)와 같다. 실험 중 (790kN) 보다 높은 850kN의 축력을 일정하게 유지하였으며 엑츄에이터를 이용하여 사각형태 하부 강판 밑단면으로부터 2,116mm 높이에서 500kN 용량의 횡하중 가력장치를 연결하여 변위제어로 정(+)과 부(-) 방향으로 2mm/min의 일정한 속도를 유지하며 반복 가력하였다.

이때 캔틸레버 거동을 이상화하기 위하여 두께 35mm의 하부강판 800×900mm의 하부 스터드에 관통된 44개의 구멍과 지름 27mm의 강재 락 볼트를 이용하여 기둥 실험체 하부 스터브를 반력판에 완전히 고정시켰다.

하중 가력계획은 ACI 374.1-05를 참고하여 계획하였으며 층간변위비(Drift ratio, )를 기준으로 그림7 (c)와 같이 변위비 ± 0.25%(변위 5.29mm)로 시작하여 최종 파괴시점인 변위비 ± 4.0%(변위 86.6mm)까지 점증적으로 증가시켰다.

각 변위이력에서는 횡하중 가력은 3주기(cycle)씩 하였다. 가력된 횡력은 엑츄에이터에 내장된 로드셀로 계측하였으며 로드셀로 계측된 횡력에 대한 변위값과 비교하기 위하여 실험체 기둥 밑단의 가력방향과 반대방향에 각 변위계를 설치하여 횡하중에 대한 횡변위도 별도로 계측하였다.

SRC기둥 실험체 단면에서의 주근 및 횡보강근의 변형률은 SRC기둥 밑단에서 550mm의 소성예상 구역내 변형률 게이지를 이용하여 측정하였으며 SRC기둥 심부내 H형강의 변형률을 측정하기 위하여 SRC기둥 최하단으로부터 상부 100mm지점의 H형강 플랜지 위치에 가력방향과 반대방향 플랜지의 위치에서 측정하였다.

구조성능 실험결과로

첫째, 최대강도값과 최대휨강도는 국내·외 기준에서 제시된 산정식으로 계산한 값보다 12.2%이상의 높은 값을 보였으며 대체후프 실험체들은 기준상세 실험체보다 최대 4.4% 높은 최대휨강도값을 보여주었다.

둘째, 초기강성 비교에서는 대체후프를 갖는 실험체들이 기준상세 실험체와 비교할 때 최대 8% 이상의 높은 값을 보였고 이후 지속적으로 높은 값을 보이면서 실험이 종료되었다. 또한, 최종 누적 에너지소산능력 비교에서도 대체후프 실험체들이 최대 33.3%의 높은 상승값을 보여주었다.

셋째, 대체후프들에서 2개의 띠철근을 결속보강하기 위하여 사용된 원터치-RC클립(CH-RCC D13)의 거동은 RC클립의 상단, 중앙, 하단 위치에서 측정된 하중과 변형률의 결과로 확인하였는데 원터치-RC클립(CH-RCC D13) 중앙보다 상단과 하단에서 측정된 변형률이 콘크리트내 정착을 위해 보다 더 큰 변형률 거동을 하는 것으로 확인되었다.

이상과 같은 실험결과로부터 SRC합성기둥에서 폐쇄형 후프의 시공성을 개선하기 위하여 원터치-RC클립(CH-RCC D13)를 이용 결속보강한 대체후프들은 기준의 폐쇄형 후프를 갖는 SRC합성기둥과 동등이상의 구조성능 및 횡구속 효과를 발휘하는 것으로 평가할 수 있었다.

오늘은 앞서 포스팅한 SRC합성기둥의 폐쇄형후프 시공의 어려움과 이에 따른 대체상세 2가지에 대해 제안한 것에 이어서 구조성능 실험검증에 대한 포스팅해 보왔습니다.

다음 포스팅은 유한요소 해석한 내용에 대해 포스팅하도록 하겠습니다. 감사합니다.