부산대학교 도서관

최근 강-콘크리트 합성구조 사용의 증가로 인하여 강과 콘크리트간의 효과적인 하중전달과 일체거동을 할 수 있도록 연결시켜주는 전단연결재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존에 개발된 Y-type perfobond rib 전단연결재는 도로교 합성거더에서의 적용성을 고려하여 Rib의 강성이 크고, 콘크리트 Slab의 강도와 두께 또한 크다. 따라서, 일반 합성 프레임 구조물의 적용을 위해 상대적으로 작은 Rib의 size와 콘크리트 slab의 강도, 두께를 가진 Stubby Y-type perfobond rib 전단연결재의 거동에 대한 연구가 필요하다. 이를 위해, 본 연구에서는 일반적으로 합성 프레임 구조물에서 쓰이는 D13, D16 관통철근에 대하여 push-out test를 수행하여, Stubby Y-type perfobond rib 전단연결부의 거동에 대해 분석하였다.Push-out test를 통해 D13, D16 관통철근을 사용한 Stubby Y형 perfobond rib 전단연결부의 전단강도는 서로 큰 차이가 없음을 확인하였다. 연성도 측면에서는 D13과 D16 관통철근을 사용한 Stubby Y형 perfobond rib 전단연결재 모두 Eurocode-4 기준을 만족하였고, D16 관통철근을 사용한 전단연결재가 D13 관통철근을 사용한 전단연결재보다 54.4 % 더 크게 나타났다. Kim et al. (2013) 의 연성도 평가기준으로는 D16 관통철근을 사용한 전단연결재가 D13 관통철근을 사용한 전단연결재보다 38.2 % 더 큰 것으로 나타났다. 위의 결과를 이용하여, Kim et al. (2015)이 제시한 전단강도 평가식을 바탕으로 산정된 전단강도를 실험결과와 비교하였다. 비교 결과, 전단강도 평가식과 push-out test의 전단강도의 차이는 약 14.0 % 정도로 나타났다. 이는 기존의 전단강도 평가식이 도로교 합성거더에 적용되는 Y-type perfobond rib 전단연결재를 대상으로 하였기 때문에 합성 프레임 구조물에 적용되는 Stubby Y-type perfobond rib 전단연결재에 대한 전단강도 평가식이 추후 연구에서 필요할 것으로 판단된다. Push-out test 이후, 콘크리트 균열 분석과 파괴모드 분석을 수행하였다. D13 관통철근을 사용한 전단연결재의 균열 양상은 콘크리트의 pry-out failure로 나타났으며, D16 관통철근을 사용한 전단연결재의 균열 양상은 대체적으로 콘크리트의 splitting failure로 나타났다. 위의 Push-out test의 결과를 바탕으로, 같은 리브 사이즈의 Stubby Y-type perfobond rib 전단연결재를 합성 프레임 구조물에 사용했을 때에는 단면적이 상대적으로 큰 D16 관통철근을 사용한 전단연결재가 관통철근 강성 증가 효과로 인해 관통철근, 리브, 콘크리트 사이의 힘 분배가 더 잘 되는 것으로 판단되고, 연성도 측면에서 유리하지만 강도증과의 효과는 미비하다고 판단된다.
Studies of shear connectors that effectively transfer the shearing force and facilitate integral behaviors of conncrete-steel connection have been conducted to increase the efficiency of composite behaviors in recent years. The existing Y-type perfobond rib shear connectors focused on composite beam girders for highway bridges and rib stiffness, concrete strength and concrete slab thickness are also large. Therefore, it is needed to study on Stubby Y-type perfobond rib shear connector having relatively small ribs, concrete strength and concrete slab thickness for composite frame structure. To this end, an experiment on the transverse rebars D13 and D16 are carried out to examine the behavior of Stubby Y-type perfobond rib shear connection. Through the push-out tests, the shear strengths of Stubby Y-type perfobond rib shear connector using the transverse rebar D13, D16 did not show any significant differences. In terms of ductility, both connectors satisfied the Eurocode-4 standards in terms of ductility and shear connector using transverse rebar D16 was 54.4 % greater than shear connector using transverse rebar D13. According to the assessment criteria for ductility provided by Kim et al. (2013), shear connector using transverse rebar D16 was 38.2 % greater than shear connector using transverse rebar D13. Based on the above results, the estimated shear strength, based on the shear strength evaluation equation presented by Kim et al. (2015), was compared and analyzed with the push-out test results. The differences in the results obtained for the shear strength by the push-out test and the equation were approximately 14.0 %. This shear strength evaluation equation was aimed at Y-type perfobond rib shear connector for composite girder of highway bridge, further study is needed on Stubby Y-type perfobond rib shear connector for composite frame structure. After the push-out test, concrete crack and failure mode analysis were conducted. All the crack patterns of the shear connector using transverse rebar D13 appeared as pry-out failure of concrete, while those of shear connector using transverse rebar D16 displayed, overall, splitting failure of concrete. These results show that when Stubby Y-type perfobond rib shear connectors with identical rib sizes are applied to composite frame structures, structures with larger diameter transverse rebars are preferable in terms of ductility. Also, It can be deduced that the load distribution on the transverse rebar, rib, and concrete is well balanced by the increase in the transverse rebar stiffness of the shear connector using transverse rebar D16, which has a relatively large transverse rebar surface area compared to that of shear connector using transverse rebar D13. But Stubby Y-type perfobond rib shear connector using relatively large transverse rebar does not provide a significant increase in strength.