Girgin, Sadik Can;Misir, Ibrahim Serkan;Kahraman, Serap
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제11권2호
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pp.229-245
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2017
Post-earthquake observations revealed that seismic performance of beam-column connections in precast concrete structures affect the overall response extensively. Seismic design of precast reinforced concrete structures requires improved beam-column connections to transfer reversed load effects between structural elements. In Turkey, hybrid beam-column connections with welded components have been applied extensively in precast concrete industry for decades. Beam bottom longitudinal rebars are welded to beam end plates while top longitudinal rebars are placed to designated gaps in joint panels before casting of topping concrete in this type of connections. The paper presents the major findings of an experimental test programme including one monolithic and five precast hybrid half scale specimens representing interior beam-column connections of a moment frame of high ductility level. The required welding area between beam bottom longitudinal rebars and beam-end plates were calculated based on welding coefficients considered as a test parameter. It is observed that the maximum strain developed in the beam bottom flexural reinforcement plays an important role in the overall behavior of the connections. Two additional specimens which include unbonded lengths on the longitudinal rebars to reduce that strain demands were also tested. Strength, stiffness and energy dissipation characteristics of test specimens were investigated with respect to test variables. Seismic performances of test specimens were evaluated by obtaining damage indices.
본 연구에서는 철근콘크리트 기둥과 철골보로 구성된 혼합 골조구조의 접합부에 대한 구조적 특성을 평가하였다. 주요변수로는 본 연구에서 제안한 자주식(子株式) 횡보강근 상세와 기존의 RCS 공법에서 사용되고 있는 ㄱ-4조각 조합형 및 용접형 등의 횡보강근 상세를 대상으로 하였다. 실험체는 총 5개의 내부접합부를 대상으로 2/3 축소로 제작하여 접합부의 전단 및 내진성능을 평가하였다. 실험의 결과, 모든 실험체에서 최대내력 이후 강도 및 강성의 큰 저하없이 실험이 종료되었다. 따라서, 자주식(子株式) 횡보강근을 사용한 RCS 접합부의 구조성능은 4조각 조합형 및 용접형 등의 기존 공법과 동등 이상의 구조적 성능을 확보하는 것으로 나타나 외부 판넬의 전단기여도는 압축스트러트에 의해 평가하는 것이 보다 적절할 것으로 판단된다.
An experimental investigation was conducted to study the behavior of high-strength RC wide beam-column joints with slab subjected to reversed cyclic loads under constant axial load. Six half scale interior wide beam-column assemblies representing a portion of a frame subjected to simulated seismic loading were tested, including three specimens without slab and three specimens with slab. The primary variables were compressive strength of concrete( $f_{ck}$ =240, 500kgf/c $m^2$), the ratio of the column-to-beam flexural capacity( $M_{r}$=2$\Sigma$$M_{c}$$\Sigma$$M_{b}$ ; 0.77-2.26), extended length of the column concrete($\ell$$_{d}$ ; 0, 9.6, 30cm), ratio of the column-to-beam width(b/H ; 1.54, 1.67). Test results are shown that (1) the behavior of specimen using high-strength concrete satisfied the required minimum ductile capacity according to increase the compressive strength, (2). In the design of the wide beam-column joints, one should be consider the effects of slab stiffness which is ignored in the current design code and practice.ice.e.e.
This paper provides an insight into the response of non-seismic reinforced concrete (RC) building frames to excitations of different frequencies through experimental investigation. The results of cyclic loading tests of six full-scale RC beam-column sub-assemblies are presented. The tested specimens did not have any transverse reinforcement inside the joint core, and they were subjected to quasi-static and dynamic loading with frequencies as high as 20 Hz. Some important differences between the cyclic responses of non-seismic and ductile RC frames are highlighted. The effect of excitation frequency on the behavior of non-seismic joints is also discussed. In the quasi-static tests, shear deformation of the joint panel accounted for more than 50% of the applied story drift. The test results also showed that higher-frequency excitations are less detrimental than quasi-static cyclic loads, and non-seismic frames can withstand a higher load and a larger deformation when they are applied faster.
보 휨 철근으로 600 MPa 철근을 사용한 콘크리트 보-기둥 접합부의 내진성능을 평가하기 위하여 실험 연구를 수행하였다. 세 개의 내부 보-기둥 접합부 실험체와 두 개의 외부 보-기둥 접합부 실험체를 주기하중 하에서 실험하였다. 실험체는 현행 기준에 따라 특수 모멘트 골조로 설계하였다. 600 MPa 철근을 사용한 실험체의 구조 성능을 400 MPa 철근을 사용한 실험체의 구조 성능과 비교하였다. 실험 결과 600 MPa 철근을 사용한 실험체에서 보-기둥 접합부에서 부착 미끄러짐이 증가하였으나, 하중 재하 능력과 변형 능력, 에너지 소산 능력이 우수한 것으로 나타났다.
In this study, a simple moment-resisting precast concrete beam-column connection is proposed for highly seismic zone using dywidag ductile rod [DDC]. DDC is superior system for ductility, energy dissipation capacity, connection strength, and drift capacity. A study was carried out to investigate the connection behavior subjected to cyclic inelastic loading. Four Precast beam-column interior connections and one monolithic connection will be tested. The variables will be examined were the strength relationship between joint's ductile rod and beam reinforcement for gain energy dissipation capacity. The specimens will be tested only reverse cyclic loading in accordance with a prescribed displacement history. Connection performance is evaluated on the basis of ductility, energy dissipation capacity, connection strength, and drift capacity. the precast connection using DDC is capable of matching of exceeding the performance of the monolithic connection and thereby provides moment-resisting behavior.
In this study, to verify the structural performance of the Composite Joint System (CJS) hybrid structural model, a cyclic load test was performed and evaluated and verified through the test. To verify the structural performance of the CJS hybrid structural systems' joint and evaluate the seismic performance, four three-dimensional real-size specimens were developed with three internal beam-column specimens and one external beam-column specimen. The three interior column specimens were classified by different methods of joining the upper column and lower column, and the same bonding method as the primary specimen was used for the exterior column. The structural performances in terms of drift, strength, and energy dissipation capacity were analyzed and compared based on the experimental results. From the displacement-based loading experiment, all specimens showed a lateral drift of 4.0% without any significant strength drop and stable energy dissipation capacity.
PPS(post-tensioned precast concrete system)공법은 U자형 PC로 제작한 넓은 보와 PC 또는 현장 타설 콘크리트로 제작한 기둥으로 구성되며 PC 보와 기둥의 일체성 확보를 위하여 프리스트레스를 도입하였다. 본 연구는 PPS 공법 개발의 일부로 넓은 보의 기둥 폭 내부에 정착되어진 휨철근의 양에 따른 거동특성을 분석하고자 실험적 연구를 수행하였다. 실험체는 기둥 폭내, 외부에 위치한 휭 철근의 양을 달리한 정착비와 동일한 정착비내에서 철근과 긴장재의 양을 주요변수로 하여 대상건물의 내부접합부를 대상으로 1/2크기로 제작하였다. 그 결과 NEHRP 권고사항에서 규정한 한계변위각 0.035까지 내력저하 없이 충분한 내력을 보유하였으며, 보의 휨 파괴가 주요 파괴모드로 접합부에서 전단파괴는 일어나지 않았다. 그리고 넓은 보에 포스트텐션을 도입한 PPS 공법은 기둥 폭 내부의 정착비가 $35\%$인 경우 다소 높은 비틀림 응력을 나타내었으나, 기둥 폭 외부에 위치한 인장철근의 항복 이후 긴장재가 응력을 충분히 발휘함으로서 일체식 구조의 넓은 보-기둥 접합부와 달리 비탄성 이력거동을 통하여 에너지를 효과적으로 소산하였다. 또한 ACI의 proposed provisional standard의 PC 접합부 구조성능 평가지침에 의해 분석한 결과, 모든 실험체에서 허용기준을 모두 만족하고 있으며, 강도의 큰 저하 없이 연성적인 거동을 하고 있음을 알 수 있었다.
In case of strong earthquake, upper-sheat wall lowe-frame structures show the weak-story failure at lower part. Where we should guarantee sufficient strength, energy dissipation capacity and ductility. In this study, a typical structure was selected for a prototype and four 1:2.5 scaled models, representing the subassemblages including the interior column and the deep beam, were constructed. Experimental parameters include transverse reinforcement ratio and axial force. The non- linear behavior of the subassemblages subjected to the cyclic lateral displac-ement were evaluated through investigation of the ultimate strength, ductility, load-deformation characteristics. From the results of the tests on 4 specimens, it is concluded that the strength increased as the axial force increased and the ductility increased as the transverse reinforcement ratio increased.
본 연구에서는 중간 지진 영역대에서 사용 가능한 TSC 합성보-PSRC 합성기둥 접합부의 내진 상세를 개발하였다. 시공성 향상을 위하여 TSC보의 상하부 플랜지는 조인트를 관통시키지 않고, 웨브만 조인트를 관통하였다. 이에 따라 접합부 공칭강도 평가시 상하부 플랜지의 인장력은 고려하지 않았다. 두 개의 내부 접합부와 한 개의 외부 접합부에 대하여 반복가력 실험을 통하여 내진성능을 검증하였다. 내부 접합부의 실험 변수는 보 춤으로 슬래브 두께를 포함하여 600mm, 700mm이다. 실험결과, 실험체는 KBC 2009로 예측한 접합부의 하중재하능력은 실험결과와 잘 일치하였으며, 변형능력과 에너지 소산에 있어서 중간모멘트 골조 요구조건을 만족하는 우수한 성능을 보여주었다. 3%~4% 층간변위비 이후 보 웨브 강판의 좌굴 및 파단으로 인하여 실험체의 하중 재하능력이 감소하였다. ASCE 합성접합부 설계기준을 수정하여 TSC보-PSRC기둥 접합부의 전단강도를 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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