• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.570-576
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• 2018

철근콘크리트 구조물에서 철근의 이음은 철근을 겹쳐서 결속선으로 결속한 겹침이음과 커플러에 의한 기계적 이음이 일반적이다. 국내 설계기준(콘크리트구조기준)에서는 일반철근(비용접 철근)에 대해 용접 겹침이음을 제한하고 있으나, 해외기준(AWS D1.4)에서는 예열을 통한 일반철근의 용접 겹침이음을 허용하고 있다. 본 연구에서는 국내외 규격 및 설계기준을 조사하고, 건설현장에서 가장 많이 사용되는 SD400 강종의 일반철근을 대상으로 용접 겹침이음 인장실험을 수행하여 인장강도를 평가하였다. 용접 겹침이음 시험체의 용접길이는 KS규격(KS B ISO 17660-1)에 제시된 최소용접길이인 8d를 적용하고, 예열온도는 AWS D1.4에 따라 D19이하는 $150^{\circ}C$, D22이상은 $260^{\circ}C$로 설정하였다. 인장실험 결과, 용접 겹침이음된 일반철근은 콘크리트구조기준에서 요구하는 인장강도(항복강도의 125%)를 발현하였으며, 모두 철근 모재에서 파단이 발생되었다. 예열 유무에 따른 영향을 검토하기 위해, 일반철근을 예열한 후 용접한 것과 예열 등의 열처리하지 않은 것을 비교한 결과, 인장강도는 큰 차이를 보이지 않았다. 실험시 사용한 일반철근을 대상으로 화학성분을 분석하여 탄소당량(Ceq)을 확인한 결과, 0.45% 이하로 낮았다. AWS D1.4에 따르면, 탄소당량이 0.45% 이하면 예열이 필요하지 않은 조건이다. 결과적으로 예열의 영향이 미비한 것은 일반철근의 탄소당량이 낮았기 때문인 것으로 확인되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.175-182
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• 2020

철근 부식으로 인한 철근 콘크리트 구조물의 내구성능 저하를 방지하는 방법 중 하나인 에폭시 도막 철근의 사용이 증가하고 있으나, 에폭시 도막으로 인한 콘크리트와 철근의 부착성능 부족으로 정착길이 및 겹침이음길이를 증가시켜야하는 것이 문제가 된다. 이 논문은 에폭시 도막 철근의 부착성능을 개선하여 직접인발시험에서 확인한 기본정착길이의 감소 가능성을 실제 휨부재의 이음길이 산정에 반영할 수 있는지를 확인하기 위하여 수행한 실험연구를 정리한 것이다. 휨부재에서 일반철근과 에폭시 도막 철근의 겹침이음 특성을 비교하기 위하여 철근지름 및 겹침이음길이를 변수로 하여 36개의 시험체로 보-단부 실험을 통해 겹침 이음 성능평가를 하였다. 실험결과에 의하면 현행설계기준에 따라 이음길이에 보정계수 1.2를 사용한 에폭시 도막 철근 부착강도와 일반철근 부착강도를 비교한 결과 파괴 양상, 처짐특성 및 균열폭 등을 고려할 때 현행 설계기준에 따른 보정계수의 필요성을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.131-142
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• 2021

노후 교각은 내진설계가 적용되지 않아 소성힌지구역에 겹침이음이 대다수 존재한다. 철근부식은 철근 단면적 감소 및 겹침이음부의 거동저하를 유발하여 교각의 내진성능을 저하시킨다. 본 연구에서는 이러한 노후교각의 특성에 따라 철근부식, 겹침이음, 내진설계 및 내진 보강 여부를 고려하여 실험체를 설계 및 제작하고 실험을 통해 그 영향을 조사하였다. 실험결과, 겹침이음 또는 철근부식은 변위연성도를 감소시킨다. 내진설계 상세 또는 강판 내진보강을 적용하면 충분한 변위연성도가 확보됨을 확인하였다. 모든 비내진실험체는 소성힌지구역 내의 횡철근 겹침이음부의 풀림으로 인해 주철근 좌굴과 심부콘크리트 압축파쇄가 발생하였다. 내진설계된 실험체는 철근부식에 의한 소성힌지구역 내 횡철근의 단면감소와 갈고리 풀림에 의해 주철근 좌굴 및 심부콘크리트 압축파쇄가 발생하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.687-696
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• 2004

철근콘크리트 교각의 시공시 소성힌지구간에서 주철근 겹침이음은 내진성능면에서 바람직하지 않으나 불가피하게 시공되는 경우가 있었다. 특히, 1992년 도로교표준시방서의 내진설계 기준이 마련되기 이전에 설계 시공된 대부분의 철근콘크리트 교각은 소성힌지구간에 주철근을 겹침이음 하였으며, 이들은 휨에 대한 소성영역에서의 거동에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 직경 1.2m, 형상비 4.0의 휨파괴가 예상되는 비내진 및 한정연성시험체를 8기 제작하여 준정적(Quasi-Static)실험을 통한 철근콘크리트(RC) 교각의 소성힌지구간내의 주철근 겹침이음과 횡방향구속력이 내진성능에 미치는 영향을 평가하였다. 실험체의 변수로서는 $0\%,\;50\%,\;100\%$의 주철근 겹침이음, 2종류의 횡구속철근비 및 띠철근 형상을 선택하였다. 연구결과 주철근 겹침이음 정도에 따라 철근콘크리트 교각의 내진성능은 급격히 저하되었으며, 겹침이음이 없는 한정연성설계된 시험체의 경우 높은 내진성능을 발휘하였다. 연구결과에 따라 중저진지역에서 겹침이음된 주철근 교각의 내진성능을 위한 적절한 횡방향철근량을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.249-260
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• 2004

철근콘크리트 교각의 소성힌지 구간에서의 축방향철근의 겹침이음은 내진성능면에서 바람직하지 않으나, 축방향철근의 겹침이음을 피하는 철근상세가 현실적으로 어려운 실정이며 현행 도로교설계기준에는 축방향철근 겹침이음 금지에 관한 특별한 설계기준이 없는 상태이다. 본 연구는 반복하중을 받는 철근콘크리트 원형교각의 축방향철근 연결상세에 따른 내진성능을 평가하기 위해 축방향철근 연결상세에 따른 7개 그룹 총 21개의 원형나선철근 기둥 시험체에 대한 준정적실험을 수행하였다. 실험결과 축방향철근이 겹침이음 되어있는 시험체의 경우, 단일 축방향철근으로 구성된 시험체보다 낮은 내진성능을 나타내었으며 특히, 모든 축방향철근이 겹침이음 되어있는 경우 내진성능이 상당히 저하되었다. 그러나, 축방향철근을 기계적 연결장치로 연결한 시험체의 경우 단일축방향철근 상세를 가지는 시험체와 유사한 내진성능을 나타내었다. 본 연구의 최종목적은 철근콘크리트 교각의 시공성 향상을 위한 축방향철근 연결상세의 제시 및 한정연성 내진설계를 위한 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 축방향철근 연결상세에 따른 성능 및 손상평가를 위한 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이며, 극한변위, 극한드리프트비율, 변위연성도, 응답수정계수, 등가점성감쇠비, 잔류변형지수, 유효강성 등의 주요 내진성능평가 변수들에 대한 분석결과를 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.143-153
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• 2021

노화된 교각의 횡철근, 주철근, 겹침이음의 철근부식은 교각의 내진성능에 직접적인 영향을 끼친다. 횡철근 및 주철근의 철근부식은 교각의 전단강도 및 휨강도를 각각 직접적으로 감소시킨다. 겹침이음에 철근부식이 생긴다면, 특히 내진설계되지 않은 기존 노후 교각의 휨강도 및 휨연성을 상당히 감소시킨다. 더불어, 교각에 작용하는 축하중이 증가하면 교각의 전단강도가 증가하게 된다. 이러한 영향들을 고려하여, 본 연구에서는 노화를 고려한 합리적인 내진성능평가를 위해, 앞서 언급한 철근부식, 겹침이음, 축하중이 형상비 2이하인 교각의 전단거동과 휨거동에 어떠한 영향을 미치는지 실험을 통해 확인한다. 철근부식으로 인해 전단파괴가 일어날 것으로 예상되는 교각에서 오히려 휨파괴가 발생하는 것을 확인한다. 이러한 파괴모드와 그 원인을 분석하고 내진보강 시 필요한 고려사항을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.311-318
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• 2006

GFRP를 이용하여 종방향 철근의 겹침이음이 존재하는 원형RC 교각의 내진보강 성능을 파악하기 위해 5개의 실물규모 실험체를 제작하여 실험하였다. 대상교각은 1979년에 완공된 후 현재 공용중인 비내진 원형 RC교각으로 겹침이음된 종방향 철근의 부착파괴에 의한 급작스런 파괴가 예상된다. GFRP 래핑(Wrapping)으로 보강된 교각들의 내진성능은 매우 향상되었다. 하지만, 예상한 휨파괴는 발생하지 않았고, 종방향 철근은 항복하지 않았다. 보강된 교각의 파괴양상은 겹침이음된 종방향 철근의 지연된 부착파괴로 판단된다. 제안된 GFRP 보강설계법을 실험적으로 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.199-207
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• 2007

본 연구에서는 비접촉 겹침 이음에 대한 스트럿-타이 모델을 제시하여 유효 겹침 이음 길이(effective lap length, $l_p$)와 이음 강도에 영향을 주는 요인들을 분석하였다. 부착응력이 작용하여 이음 강도에 기여하는 유효 겹침 이음 길이는 전체 겹침 이음 길이보다 짧으며, 이음된 철근에 직각방향으로 배근된 횡보강량비$({\Phi})$와 (이음된 철근간 거리)/(겹침 이음 길이) 비$({\alpha})$의 영향을 받는다. 이음된 철근간 거리가 멀어질수록 동일 겹침 이음 길이에서 유효 겹침 이음 길이는 짧아지게 되어 이음 내력은 작아진다. (이음된 철근간 거리)/(겹침 이음 길이) 비$({\alpha})$가 유효 겹침 이음 길이 결정에 미치는 영향은 횡보강량비$({\Phi})$가 낮을수록 커지게 된다. 이것은 횡보강량비가 낮을수록 이음된 철근 사이에 존재하는 스트럿의 기울기가 커지므로, 이음된 철근 사이 거리가 유효 겹침 이음 길이 결정에 큰 영향을 주기 때문이다. 비접촉 겹침 이음에 대한 제안된 스트럿-타이 모델은 실제 힘의 흐름을 분석할 수 있어, 다양한 재료 및 기하학적 조건에 적합한 철근 상세 설계를 가능하게 한다. 기존 문헌의 실험에서 나타난 거동 특성과 횡보강량이 이음 강도에 미치는 영향을 제안된 스트럿-타이 모델을 이용하여 효과적으로 설명할 수 있으며, 25개 실험체에 대한 이음 강도를 변동계수 11.1% 범위 내에서 적절히 예측할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.262-269
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• 2021

본 논문은 SD700 확대머리철근의 겹침이음을 이용한 단차가 있는 보의 접합상세를 개발하기 위하여 실시한 구조성능평가 실험결과를 나타낸다. 실험변수는 주철근의 겹침이음길이, 철근 항복강도, 단부정착상세 등이다. 모든 실험체에 대하여 춤이 작은 보(B2)의 하부 주철근은 확대머리철근을 적용하였으며, 춤이 큰 보(B1)의 하부 주철근은 일자형 확대머리철근, 90° 갈고리형 확대머리철근 등 두 가지 상세로 이음방법을 적용하였다. 실험결과, SD500과 SD600을 적용한 실험체들은 겹침이음부에서 모두 휨파괴되었으며, 이로 인하여 최대내력은 유사하게 나타났다. SD500을 적용한 실험체들에 대하여, B1의 주철근을 90°갈고리형 확대머리철근으로 적용한 상세가 확대머리철근에 비하여 겹침이음부의 수평균열을 억제하였다. SD700의 확대머리철근을 사용한 실험체는 취성적인 정착파괴가 나타났으며, 겹침이음길이의 증가에 따라 최대내력이 증가하였다. SD700의 확대머리철근을 사용한 실험체들은 실험체정착길이/이론정착길이에 대한 실험내력/이론내력이 ACI 318-19 식은 1.30~1.48로 나타났으며, KDS-2021 식은 1.14~1.30로 평가되었다. 이를 볼 때, ACI 318-19 산정식이 보다 보수적으로 정착길이를 평가함으로써 더 큰 안전율을 가지고 있었다.

• Composites Research
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• 제26권2호
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• pp.135-140
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• 2013

이 연구에서는 이음부가 초고성능콘크리트 교량 바닥판의 정적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고, 이음부 철근의 최소겹침이음길이를 제안하였다. 총 6개의 실험부재를 제작하였으며 4점 휨 실험에 의하여 성능을 평가하였다. 이음부는 UHPC의 높은 부착특성으로 인하여 단순하면서도 매우 효율적인 구조가 될 것으로 기대되는 철근겹침이음을 대상으로 하였다. 실험결과로부터 이음부의 설치에 의한 UHPC의 인장기여도 감소에 따라 약 30% 수준의 휨강도 감소가 발생되는 것으로 측정되었고, 150 mm 이상의 철근겹침이음길이를 확보하면 연속된 철근을 사용한 경우와 거의 유사한 강도와 연성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.