부산대학교 도서관

최근 건물이 초고층화, 복합화 됨에 따라 고강도 콘크리트의 사용이 많아지면서, 콘크리트의 고강도화에 대한 연구가 진행되어 왔지만, 철근의 고강도화에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 현재 KCI-07 기준에서는 횡보강철근의 항복강도를 700MPa까지 제한하고 있지만, 이는 보통강도의 철근 및 콘크리트를 기준로 한 제한 값이며, 이러한 제한 값은 각 나라의 기준마다 달라서 일본에 경우에는 실험에 의하여 검증된 경우에 한하여 1,000MPa 이상의 횡보강철근의 사용을 허용하고 있다. 따라서 실제 구조물에 고강도 철근을 적용하였을 경우의 거동 평가에 대한 검증이 필요하다. 기존 연구에서는 700MPa이상의 고강도철근의 횡구속효과에 대하여 서로 상반된 의견이 제시되었다. Li Bing 등은 횡보강철근의 항복강도가 1,300MPa 이상의 고강도 철근의 경우에도 횡구속효과가 있다고 하였지만, D. Kato 등은 횡보강철근의 강도가 687MPa에 도달 할 때까지만 횡보강철근의 강도에 비례하여 횡구속효과가 있다고 판단하였다. 하지만 기존 연구의 대부분은 콘크리트의 일축 압축 실험에 의한 고강도 철근의 횡구속효과를 검증하였다. 일축 압축력을 받는 콘크리트의 경우에는 전단면에 일정한 압축응력이 작용하나, 실제 구조물의 기둥 부재는 압축력과 함께 횡력을 받아 중립축을 중심으로 일부는 압축력이, 일부는 인장력이 작용하는 등 거동의 차이가 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 고강도 횡보강철근을 사용한 철근콘크리트 기둥 실험을 통하여 고강도철근의 횡구속효과를 검증하는 연구를 수행하였다. 휨 항복 파괴하는 23개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험 변수는 횡보강철근의 항복강도, 배근형상, 체적비, 콘크리트의 압축강도, 축력이다. 철근에 부착한 변형률 게이지와 기둥부분에 장착한 LVDT를 통하여 실험을 분석하였다. 실험을 통하여 얻어진 하중-처짐의 관계를 가지고 부재의 연성능력을 분석하였다. 횡보강철근의 배근형상이 보조 횡보강철근의 설계가 되어 있는 경우에는 횡보강철근의 항복강도가 1,000MPa 이상의 고강도 철근에서도 연성능력이 증가하여 고강도철근의 횡구속효과가 있음을 확인하였다. 하지만 보조 횡보강철근의 설계가 되어 있지 않은 경우에는 횡보강철근의 항복강도 증가에 따른 부재의 연성능력의 차이는 크지 않았다고 판단하였다. 또한 횡보강철근의 항복강도 증가는 횡보강철근의 감소시키는 효과가 있음을 알 수 있었다. 따라서 횡보강철근의 항복강도와 체적비를 함께 고려한 설계가 필요하다고 판단되어 진다. 단면 휨해석을 통하여 고축력 상태에서 항복강도 증가에 따른 기둥 부재의 연성능력 증가 효과가 더욱 크게 발생하여 고축력 상태에서는 횡보강철근의 항복강도 증가에 따른 횡구속 효과가 크게 발생할 것으로 예측되었다. 본 연구에서는 축력비가 10% 이하인 실험체를 대상으로 고강도 횡보강철근의 적용성을 평가하였다. 기둥에 고축력이 작용할 경우 고강도 횡보강철근의 횡구속효과가 더욱 크게 발생할 수 있다고 예상되기 때문에 고축력이 작용할 경우에 고강도 횡보강철근의 횡구속효과에 대하여 실험적 검증이 필요하다고 판단된다.
This paper verifies evaluation of the structural behavior of reinforced concrete columns strengthened with high-strength steel bars by performing an experimental study of 23 large-scale columns confined by high-strength transverse reinforcement. The main variables are the yield strengths of transverse reinforcement, volumetric of transverse reinforcement, the compressive strengths of concrete, the type of cross section (square, circle), configurations, and axial load ratio. The results show that the behavior of columns using sub-transverse reinforcement is improved by increasing the yield strength of transverse reinforcement. Also by increasing the yield strength of transverse reinforcement, it is supposed that the effect of decreasing the volumetric of transverse reinforcement. Consequently, design of columns will be considered both the yield strengths and volumetric of transverse reinforcement. This paper also verified theoretical prediction of the structural behavior of reinforced concrete columns strengthened with high-strength steel transverse reinforcement subjected to high-axial compression load by using the sectional analysis. The confinement effect using high-strength transverse reinforcement is much more improved by subjecting to high-axial compression load than by subjecting to low-axial compression load. So It will take additional experimental study with high-axial compression load.