• 문화기술의 융합
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• 제6권4호
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• pp.685-692
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• 2020

본 연구에서는 철근 겹침이음 위치가 부적정하게 시공된 사례를 바탕으로 콘크리트 구조기준에서 제시한 설치기준에 대하여 분석 및 고찰을 하였으며, 현행 구조기준에서 제시한 겹침이음에 대한 기준이 적정함을 해석적으로 입증하였다. 실제 종방향 균열이 발생된 지하 박스구조물 단면에 대한 철근 겹침이음부의 철근강도감소비 및 설계유효 모멘트를 산출하여 철근 겹침이음부의 균열 발생원인에 대하여 해석적으로 입증하였다. 연구결과, 최대 인장응력이 발생되는 지하 박스구조물 중앙부에 철근 겹침이음이 설치될 경우 철근 겹침이음부의 철근강도감소비는 82.8% 수준인 것으로 분석되었다. 따라서, 콘크리트 구조기준에서 정하고 있는 바와 같이 철근 겹침이음부의 위치는 최대 인장응력이 발생하는 지점을 피해야 하며, 부득이하게 겹침이음이 부적정한 위치에 설치되는 경우 본 연구에서 검토한 바와 같이 충분한 겹침이음길이를 확보하여야 하며, 구조물 단면력에 대하여 검토하여 충분한 안전율을 확보하는 것이 중장기적인 균열 제어 방법으로 적정할 것으로 검토되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.31-38
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• 2003

1992년 도로교 설계기준의 내진설계규정이 도입되기 이전에 건설된 대부분의 교각은 소성힌지구간에서 주철근의 겹침이음이 이루어졌다. 그러나 비탄성 반복하중하에서 겹침이음부의 갑작스런 취성파괴가 발생할 수 있다. 이 연구는 반복하중을 받는 주철근이 겹침이음된 철근콘크리트 교각의 비선형 이력거동과 연성능력을 해석적으로 파악하는데 그 목적이 있다. 이를 위해서 비선형 해석프로그램인 RCAHEST가 사용되었으며 겹침이음된 철근의 거동을 예측하기 위해서 겹침이음 철근요소를 개발하였다. 또한 겹침이음된 철근의 최대 철근응력과 슬립이 고려되었다. 이 연구에서는 주철근의 겹침이음을 갖는 철근콘트리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.62-71
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• 2015

KCI 2012와 ACI318-11에서 확대머리 이형철근에 대한 정착길이 산정식을 제시하고 있지만 확대머리 이형철근을 이용한 겹침이음상세에 대한 규정은 없다. 또한, 정착길이 산정에 있어서 횡보강근 효과는 고려하지 않고 있다. 본연구에서는 400MPa과 500MPa 설계기준항복강도를 가지는 확대머리 이형철근에 대하여 겹침이음구간에 대한 구속상세를 평가하기 위하여 겹침이음실험을 실시하였다. 겹침이음 구간내 적용되는 구속상세는 스터럽과 Tie-down 철근이다. 실험결과, 스터럽만으로 보강된 실험체들에서 겹침이음강도 증가에 큰 영향이 없어 취성적인 파괴를 나타낸 반면에, 스터럽과 Tie-down 철근으로 보강된 실험체들은 공칭휨강도 이상의 실험휨강도와 휨거동을 나타내었다. 따라서 스터럽과 Tie-down 철근 상세는 400MPa과 500MPa의 확대머리 이형철근에 대한 겹침이음 성능향상에 기여할 수 있는 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.111-124
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• 2004

축방향철근의 연결상세에 따라 7개 그룹 총 21개의 원형나선철근 기둥 시험체를 제작하여 준정적 실험을 수행하였다. 축방향철근 연결상세(단일철근, 겹침이음 및 기계적연결), 심부구속철근비, 축력비 등을 주요 실험변수로 채택하였으며 실험결과 축방향철근 연결상세에 따라 다른 파괴거동을 나타내었고, 내진성능에서도 차이를 나타내었다. 축방향철근이 겹침이음된 시험체의 실험결과, 모든 축방향철근이 겹침이음된 시험체는 내진성능이 상당히 저하되는 것으로 나타났으나, 축방향철근의 $50\%$가 겹침이음된 시험체의 경우 제한적이지만 한정적인 연성능력을 나타내었다. 또한, 축방향철근을 커플러를 사용하여 기계적으로 연결한 시험체는 축방향철근이 단일철근으로 구성된 시험체와 유사한 파괴거동 및 강도저감거동을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.59-67
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• 2014

현행 콘크리트구조기준 (KCI2012) 및 ACI318-11에서 B급이음된 일자형 이형철근에 대하여 인장력에 대한 겹침이음길이를 정착길이의 1.3배로 산정하고 있다. 동일 기준에서 확대머리 이형철근의 정착길이를 제시하고 있지만 겹침이음상세에 대한 규정은 없다. 이에 본 연구에서는 400MPa과 500MPa 설계기준항복강도를 가지는 확대머리 이형철근의 겹침이음실험을 실시함으로써, 기준의 정착길이식을 겹침이음설계에 적용가능한 지를 평가하고자 하였다. 실험결과, SD400과 SD500의 설계기준항복강도를 적용한 확대머리 이형철근에 대하여 겹침이음길이를 정착길이의 1.3배로 산정할 경우, 실험 최대휨강도가 공칭휨강도에 비하여 16~31% 크게 평가되었고 연성적인 휨파괴 거동을 나타내었다. 따라서, 이들 철근에 대해 정착길이 1.3배의 겹침이음길이로 설계함으로써 강도 및 변형성능 측면에서 겹침이음 성능을 확보할 수 있는 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.136-143
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• 2015

용융아연도금(galvanizing)은 콘크리트 구조물의 철근 부식 문제를 해결하기 위해 사용된다. 용융아연도금 철근 콘크리트 보의 부착강도 영향에 대한 자료는 거의 없는 실정이다. 따라서, 이 연구의 목적은 용융아연도금철근이 콘크리트 보의 부착강도에 미치는 영향을 파악하는데 있다. 용융아연도금철근을 사용한 부재와 일반철근을 사용한 부재의 구조실험을 통하여 겹침이음 거동과 부착강도 특성을 비교하였다. 실험변수로써 철근의 용융아연코팅 유무, 철근 직경과 겹침이음 길이를 고려하였다. 용융아연도금 철근콘크리트 보의 균열 및 파괴 특성을 파악하였다. 용융아연도금철근 콘크리트 보의 겹침이음부 휨 거동특성은 일반철근 콘크리트 보의 겹침이음부 휨거동과 유사한 것으로 나타난다. 또한, 용융아연도금철근의 사용은 일반철근을 사용할 때에 비해 콘크리트 보의 부착강도에 불리한 영향을 미치지는 않는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.111-120
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• 2012

이 연구는 섬유 보강 시멘트 복합체(SHCC) 내에 매립된 철근의 겹침이음 성능을 평가하고자 하였으며, 이에 따라 단조 및 반복 재하시의 겹침이음된 철근의 인장 실험을 실시하였다. 총 10개의 SHCC 및 콘크리트 배합이 계획되었으며, 실험체의 변수는 보강섬유 종류(폴리에틸렌 및 강섬유), 팽창재 대체율(0% 및 10%) 및 실험체의 설계강도(30 MPa 및 100 MPa)로 계획하였다. SHCC 및 콘크리트 배합에 매립된 철근의 겹침이음 길이는 각각 콘크리트 구조설계 기준에 의거하여 산정된 겹침이음 길이의 60% 및 100%를 적용하였다. 실험 결과 SHCC에 철근이 매립될 경우 철근의 겹침이 음 성능을 향상시키는 것으로 나타났으며, SHCC 배합에서 보강 섬유 종류(PE-SHCC 및 PESF-SHCC)에 관계없이 겹침 이음된 철근의 인장강도 및 부착강도 증진에 기여하는 것으로 나타났다. 또한 SHCC에 팽창재를 대체할 경우 SHCC에 매립된 철근 겹침이음부의 거동 특성을 개선하는 특징을 보였다. 한편 균열 특성에서는 배합조건 및 재료특성에 따라 PE-SHCC가 PESF-SHCC에 비해 보다 많은 미세균열 특성을 나타내었다. 전언한 바와 같이 이 연구는 SHCC의 변형경화 특성에 따라 매립된 철근과의 상호작용을 증진시킴에 따라, SHCC에 매립된 철근 겹침이음 길이를 감소할 경우에도 양호한 거동 특성을 보이는 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.87-98
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• 2009

지진작용에 의한 교각의 파괴유형을 관찰한 결과와 교각의 내진성능실험 결과로서, 소성힌지구역의 철근상세가 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있다. 소성힌지구역의 철근상세 중에서는 축방향철근의 겹침이음 여부가 횡방향철근의 상세보다 더 큰 영향을 준다. 소성힌지구역에 축방향철근이 겹침이음 되어 있는 경우에는 지진이 발생할 때 축방향철근에 미끌어짐(슬립)현상이 발생하여 연성능력을 발휘할 수 없으므로 충분한 내진성능을 발휘하기 어렵다. 그러나 내진설계기준이 도입되기 이전에 설계되어 시공된 교각의 상당수는 시공 상의 편의성으로 교각 하단에 축방향철근이 겹침이음된 상태로 시공되었다. 따라서 축방향철근이 겹침이음된 비내진 교각에 대한 내진성능 평가와 보강에 대한 연구가 많이 수행된 바 있다. 그러나 비내진 교각에 대한 연구는 원형 단면 기둥과 사각형 단면 기둥에 대한 것이 대부분으로, 벽식 교각의 내진성능과 보강방법에 대한 연구는 거의 수행된 바 없다. 본 논문에서는 축방향철근이 겹침이음된 벽식 교각의 거동특성을 실험적으로 파악하고 겹침이음부의 보강개념을 제안하였다. 축방향철근의 겹침이음과 띠철근의 간격을 변수로 한 벽식 교각의 약축 방향 준정적 실험 결과, 변위연성도의 평가에 사용되는 기존의 항복변위의 정의가 벽식 교각에는 부적절하다는 사실을 발견하였다. 따라서 벽식 교각에 대한 항복변위의 새로운 결정방법을 제안하였다. 또한 비내진 벽식 교각의 내진보강에 효과적인 방법으로 강판과 볼트를 이용한 보강방법을 제시하였고, 실험을 통하여 축방향철근의 슬립현상이 지체되고 연성능력이 향상됨을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.247-255
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• 2022

본 논문에서는 겹침이음되는 고강도 확대머리철근의 유효춤이 동일한 경우와 상이한 경우의 겹침이음상세를 가지는 보에 대하여 휨실험을 실시하였다. 이를 통하여 고강도 확대머리철근의 겹침이음성능을 평가하였고, KDS-2021 설계식의 적용성을 평가하였다. 실험 변수는 철근의 설계기준항복강도, 겹침이음길이, 스터럽 간격, 서로 겹침되는 철근간의 중심간격 등이다. LS 계열 실험체에 대한 ACI 318-19식이 KDS-2021식과 비교하여 약 23.8~32.7% 더 큰 정착길이를 나타내었으며, VLS 계열 실험체에서는 약 13.7~35.5% 더 큰 정착길이로 평가하고 있다. 유효춤이 동일한 확대머리 철근의 겹침이음실험에서 KDS-2021식의 1.3배 이상, ACI318-19식의 1배 이상의 겹침이음길이를 가지는 실험체는 모두 연성적인 거동 후 휨파괴되어 충분한 겹침이음성능을 확보하였다. 유효춤이 상이한 철근간에 겹침이음되는 상세를 가지는 실험체는 KDS-2021식으로 겹침이음길이를 산정할 경우, 유효춤이 적은 측의 철근강도를 증가시킴으로써 유효춤이 큰 단면의 보유휨강도와 유사하도록 휨응력을 전달시킬 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.144-152
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• 2016

본 논문은 단차가 있는 철근콘크리트 보에서 인장을 받는 하부 철근의 겹침이음 상세에 고강도 갈고리 철근 및 확대머리 철근을 사용하기 위하여 겹침이음 성능평가를 위한 실험적 연구결과를 다룬다. 겹침이음길이와 겹침이음구간내 스터럽 보강유무를 주요 변수로 한 실험을 통하여, 파괴유형, 초기강성, 최대내력, 변형성능 등을 분석하였고, KCI2012 정착설계식을 모델로 한 이론내력과 비교하였다. 그 결과, 모든 실험체들에서 확대머리 철근이 위치한 배근 방향으로 발생한 균열에 의하여 최종파괴가 나타났고, 초기 강성 및 휨균열 이후의 강성이 유사하게 나타났다. 스터럽 보강되지 않은 실험체에 대하여 HS 계열 실험체들은 겹침이음길이가 25% 증가할 때, 최대 실험내력은 11.8~18.1% 증가한 반면에, HH 계열 실험체들은 확대머리 철근의 프라이아웃거동에 의한 파괴로 내력 증가의 효과가 없었다. 현행 KCI2012에 의한 정착길이 설계식을 바탕으로 B급 겹침이음과 스터럽보강에 따른 감소계수 0.8을 고려하여 이론 겹침이음내력을 산정한 결과, HS 계열실험체는 이론 내력이 실험내력을 안전측으로 평가하고 있다. 반면에 스터럽이 보강되지 않은 HH 계열 실험체들은 이론내력이 실험내력을 불안전측으로 평가하고 있어 겹침이음 구간 내 스터럽 보강을 하여야 할 것으로 사료된다.