측면파열시의 헤드철근의 부착강도 산정Estimation of the Bond Strength of Headed Bars in Side-face Blowout

* 홍진수 , 정형석 , 배백일 , 최창식

2011.11.10

Department of Architectural and Environmental EngineeringHanyang University

KCI Fall 2011 Convention

Department of Architectural and Environmental Engineering, Hanyang University

• 정착길이 확보 불가• 복잡한 배근• 콘크리트 충전성 저하

i) 콘크리트 뽑힘 파괴 ii) 측면 파열 파괴

매입깊이 / 측면피복감소증가

헤드철근의 정착파괴

기계적 정착

접합부의 정착파괴 형태

• 시공성의 간편함• 짧은 정착길이• 복잡하지 않은 배근

연구 배경

F F F 정착강도 부착강도,철근 지압강도,헤드

부착강도 지압강도

변수 피복두께 , 콘크리트강도 , 부착길이 , 피복두께 , 콘크리트강도 , 헤드크기

산정식

평균부착응력의 실험값과 계산값 비교

연구 배경

<R.A.DeVries,”Anchorage of Headed Reinforcement Concrete”,M.K.Thompson,”Anchorage of Headed Reinforcement in CCT Nodes”>

연 구 목 적

헤드철근의 부착강도 산정식 제시 .

측면파열시의 헤드철근의 정착길이 제시 .

연 구 방 법

Maekawa 가 실험결과를 통해 제시한 모델을 헤드철근에 적용 .

기존 연구자들의 실험 결과를 통계적 분석하여 부착강도에 영향을 미치는 변수 연구 .

연구 목적 및 방법

평균부착응력의 실험값과 계산값 비교

y

d bbck

b

f 1d

cfd

연구 수행

텐션 링 이론

𝒇 𝒄𝒕 ⋅𝒄𝒃=𝝁 ⋅𝒅𝒃

𝝁=𝒅𝒃

𝟒⋅𝒇 𝒚

ℓ𝒅

ACI, KCI Code의

정착길이 형태

헤드철근에 적용시

<R.A.DeVries,”Anchorage of Headed Reinforcement Concrete”,M.K.Thompson,”Anchorage of Headed Reinforcement in CCT Nodes”>

Thompson 의 실험결과

연구 수행

bEd d

4 dx

𝜇=𝐸𝑑𝑏

4𝑑𝜀𝑑𝑥

미끌림 없음 부착응력 없음

부착응력 증가미끌림 증가

지압강도 없음

지압강도 증가①

②

지압강도 - 미끌림 관계 부착 - 미끌림 관계부착과 헤드에 의한 철근의 응력

<M.K.Thompson,”Anchorage of Headed Reinforcement in CCT Nodes”>

실험체 끝단 경계조건 변형률 분포 부착응력 분포

and = 0

slip and

and = 0

slip and

and > 0

slip and

Maekawa 의 인발실험

Short pull-out

Long pull-out

Axial tension

연구 수행

𝜇=𝜇0

1+𝜀×105

𝜇0=0.1135⋅ ln (1+5 ⋅ 𝑠 ) 𝑓 ′𝑐

부착응력 - 변형률

끝단의 부착응력 - 미끌림

①

②

<K.Maekawa,”Nonlinear Mechanics of Reinforced Concrete”>

   끝단의 부착응력 𝜇0=0.1135 ⋅ ln (1+5 ⋅ 𝑠) 𝑓 ′𝑐

𝜇0=0.1135⋅ ln (1+5 (3.57 ) ) (26 )=8.66𝑀𝑃𝑎

(실험값 : )

Maekawa 의 모델적용

최대부착응력

헤드의미끌림

( 자료부족 )

헤드의순면적

증가

증가

감소증가

증가

감소

연구 수행

헤드철근의 변수 관계

<K.Maekawa,”Nonlinear Mechanics of Reinforced Concrete”>

연구자 실험종류 실험체수

DeVries

Deep Embedment Test (edge)

17

Deep Embedment Test (corner)

9

Thomp-son

CCT Node Test 16

합계 42

𝐹 𝑏𝑜𝑛𝑑=𝝁𝒎𝒂𝒙 ⋅ℓ𝑑2

𝑑𝑏𝜋

()

종류 값평균 1.024

표준편차 0.189

부착응력의 분포를 통해 유도된 식의 형태

텐션링 이론에 따라 유도된 식의 형태

헤드순면적 / 철근단면적이 부착강도에 미치는 영향

연구 수행

기존 실험결과들의 회귀분석

기존 정착길이 형태와 비교

<R.A.DeVries,”Anchorage of Headed Reinforcement Concrete”,M.K.Thompson,”Anchorage of Headed Reinforcement in CCT Nodes”>

𝑭 𝒂𝒏𝒄𝒉𝒐𝒓𝒂𝒈𝒆=𝑭𝒃𝒐𝒏𝒅 ,𝒑𝒓𝒐𝒑𝒐𝒔𝒆𝒅+𝑭 𝒃𝒆𝒂𝒓𝒊𝒏𝒈 ,𝑨𝑪𝑰 −𝟑𝟏𝟖

𝒇 𝒚

√ 𝒇 ′𝒄=(10/𝜓 h )

ℓ𝒅𝒅𝒃

+(1+𝑐2/𝑐1 )

4(13 𝑐1 )𝜓 h

1

√ 𝐴𝑏

정착길이 비교

ACI-318 식 제안식

감소

기존 식의 형태를 따를 경우

ACI-318 정착길이와 제안 정착길이 비교

,

연구 수행

<R.A.DeVries,”Anchorage of Headed Reinforcement Concrete”,M.K.Thompson,”Anchorage of Headed Reinforcement in CCT Nodes”>

연 구 결 론

향 후 계 획

유한요소해석을 통해 헤드 크기가 미끌림에 미치는 영향을 알아본다 . 유한요소해석을 통해 정착길이에 따른 부착응력 분포를 알아본다 .

연구 결론

1. 철근의 부착강도는 헤드의 크기가 증가할수록 감소함 .

2. 측면파열파괴에 한하여 , ACI-318 의 제안식은 보수적인 정착길이를 제시 .

3. 연구결과에 따라 현재 제시되고 있는 정착길이 의 23% 까지 축소 가능 .