반복하중을 받는 외부 보-기둥 접합부에 정착된 SD600 압축철근의 정착성능

선행연구에서 제안한 압축을 받는 갈고리철근의 정착길이 설계식을 검증하기 위해 콘크리트 압축강도 40 MPa, 70 MPa로 제작된 외부 보-기둥 접합부 실험체 C40-BCJ와 C70-BCJ에 대해 반복가력 실험을 수행하였다. 반복하중이 작용되므로, 보의 상하 주철근은 모두 표준갈고리 상세로 접합부에 정착되었다. KDS 14 20 52에 따르면 압축을 받는 철근의 정착길이는 인장을 받는 갈고리철근보다 더 길지만, 이 연구에서는 선행연구 제안식을 사용하여 KDS 14 20 52에 따른 길이보다 짧은 압축정착 길이를 사용하였다. 보 주철근 정착 조건을 불리하게 설계하기 위하여 보 유효높이에 비해 기둥 폭을 작게 계획하였다. 두 실험체 모두 보 주철근이 인장항복하여 공칭휨강도를 상회한 후 최종적으로 접합부 전단파괴가 발생하였다. C40-BCJ와 C70-BCJ의 접합부 형상비가 각각 1.14, 1.41로 높아서 최종적으로 접합부 전단파괴가 발생한 것으로 판단되고, 특히 높은 접합부 형상비를 갖는 C70-BCJ에서 접합부 손상이 크게 나타났다. 그러나 두 실험체는 ACI 374의 반복하중에 대한 모멘트 프레임 허용기준을 모두 만족하여 반복하중에 대한 충분한 저항성능을 지녔다. 변위각 1.5 %까지 보-기둥 접합면 보 주철근은 탄성 거동하였다. 변위 각 3.0 %에서 철근이 인장항복하였고 철근에 인장력을 유발하는 하중이 제거되어도 잔류변형이 발생하였다. 반대방향 하중에 의해 철근에 압축력이 작용될 때 콘크리트 균열면이 닫히지 않아 인장항복을 경험한 철근만으로 압축력을 저항하였다. 따라서 압축철근에는 공칭휨강도 산정법에 따라 계산된 철근응력보다 높은 압축응력이 작용되었다. 특히 C40-BCJ 실험체는 변위각 3.0 %에서 보 주철근이 압축항복하였다. 제안식에 따라 KDS 14 20 52보다 짧은 정착길이를 사용해도 압축항복까지 충분한 정착성능을 발현하였다.

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참고문헌 (10)

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ACI Committee 352R (2002) Recommendations for Design of Beam-Column Connections in Monolithic Reinforced Concrete Structures. Farmington Hills, MI; American Concrete Institute (ACI), 38.

ACI Committee 374 (2019) Acceptance Criteria for Moment Frames Based on Structural Testing and Commentary (ACI 374.1-05). Farmington Hills, MI; American Concrete Institute (ACI), 1-9.

Chun S. C., and Shin, Y. S. (2014) Cyclic Testing of Exterior Beam-Column Joints with Varying Joint Aspect Ratio. ACI Structural Journal 111(3), 693-704.

KATS (2018) Method of Tensile Test for Metallic Materials (KS B 0802). Seoul, Korea: Korea Agency for Technology and Standards (KATS), Korea Standard Association (KSA), 1-7. (In Korean)

KCI (2021) Concrete Design Code and Commentary. Seoul, Korea; Kimoondang Publishing Company. Korea Concrete Institute (KCI). (In Korean)

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