본 연구에서는 직관적인 적용 및 응용이 가능한 FRP 구속 콘크리트의 재료모형을 반영하는 단면해석 기법을 적용하여 FRP 보강 RC 교각의 성능 증진효과 분석을 수행하였다. 분석 대상 교각은 국내 시설물 내진성능평가 지침인 ｢기존 시설물 (교량)의 내진성능 평가요령 해설 및 예제집(국토해양부, 2015)｣에서 제시하고 있는 예제 모델을 대상으로 하였으며, Lam and Teng. (2003)의 FRP 구속 콘크리트 재료 모델을 활용하여 단면해석을 수행하였다. 미국 콘크리트 학회(ACI, American Concrete Institute)의 구조물 FRP 보강 매뉴얼인 ACI440.2R-17에서 제시하고 있는 구조물 보강용 FRP 소재 물성 제원을 활용하였으며, 구조물 FRP 보강 설계 세부 조항을 따랐다. 국내 내진성능 평가요령에 제시된 교각의 축방향 철근 겹침이음을 조항을 고려하여 기존 교각의 콘크리트 재료 물성을 가정하여 매개변수 연구를 수행하였으며, FRP 보강재 소재별 보강 겹수를 고려하여 FRP 보강 RC 교각의 휨 성능 증진 효과 분석을 수행하였다.

Reinforced concrete (RC) buildings built in the 1980s are vulnerable to seismic behavior because they were designed without any consideration of seismic loads. These buildings have widely spaced transverse reinforcements and a short lap splice length of longitudinal reinforcements, which makes them vulnerable to severe damage or even collapse during earthquakes. The purpose of this study is to investigate the impact of bidirectional lateral loads on RC columns with deficient reinforcement details. An experimental test was conducted for two full-scale RC column specimens. The test results of deficient RC columns revealed that bidirectional loading deteriorates the seismic capacity when compared with a column tested unidirectionally. Modeling parameters were extracted from the tested load-displacement response and compared with those proposed in performance-based design standards. The modeling parameters proposed in the standards underestimated the deformation capacity of tested specimens by nearly 50% and overestimated the strength capacity by 15 to 20%.

이 연구는 지진하중 작용시 RC 교각의 겹침이음부에서 발생할 수 있는 종방향 철근의 부착파괴를 방지하기 위한 FRP 래핑 보강공법에 관한 실험적 연구이다. FRP 래핑공법은 수작업 또는 장비를 이용해 교각에 유리섬유를 래핑하고 에폭시 수지를 이용해 고정시키는 공법이다. FRP 래핑공법의 내진성능 보강효과를 확인하기 위해, 겹침이음부가 존재하는 6개의 교각 실험체에 대해 준정적실험을 수행하였다. 실험결과 FRP 래핑공법으로 보강한 교각은 변위연성도 및 에너지소산 능력이 증가하 였으며, 무보강 실험체에 비해 연성거동함을 확인하였다. 또한, FRP 래핑 보강량과 보강효과는 선형비례하지 않으므로 최적 설 계를 통해 교각을 보강하는 것이 효과적임을 확인하였다.

In regions of low-to-moderate seismicity, various types of lap splices are used for longitudinal reinforcement of columns at the plastic hinge zones. The seismic performance of such lap spliced columns, such as strength, deformation capacity, and energy dissipation, is affected by material strengths, longitudinal re-bar size, confinement of hoops, lap splice location, and lap splice length. In the present study, cyclic loading tests were performed for columns using three types of lap splices (bottom offset bar splice, top offset bar splice, and splice without offset bend). Lap splice length(40db and 50db) was also considered as test parameters. Ties with 90-degree end hooks were provided in the lap splice length. The test results showed that strength, deformation capacity, and energy dissipation of columns significantly differed depending on the details and the length of lap splices. The bottom offset bar splice showed high ductility and energy dissipation but low strength; on the other hand, the top offset bar splice and the splice without offset bend showed high strength but moderate ductility and energy dissipation.

In recent years, the Glass Fiber Reinforced Polymer Plastic (GFRP) structural shapes are available in civil engineering applications. Among many manufacturing techniques used for GFRP structural shapes, pultrusion process is one of the most widely used techniques to produce the structural members in civil engineering applications. This study was focused on the mechanical behavior of singly bolted lap-joint connection with various hole clearances (tight-fit: 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 3.0mm) in Pultruded GFRP structural members. The specimens with single bolt-hole have been tasted in tension under bolt-loading conditions. The failed specimens were examined for their failure load and fracture patterns with respect to the various hole clearances.

The plastic hinge region of RC pier ensures its nonlinear behavior during strong earthquake events. It is assumed that the piers secure sufficient strength and ductility in order to prevent the collapse of the bridge during strong earthquake. However, the presence of a lap-splice of longitudinal bars in the plastic hinge region may lead to the occurrence of early bond failure in the lap-splice zone and result in significant loss of the seismic performance. The current regulations for seismic performance evaluation limit the ultimate strain and displacement ductility considering the eventual presence of lap-splice, but do not consider the lap-splice length. In this study, seismic performance test and analysis are performed according to the cross-sectional size and the lap-splice length in the case of longitudinal bars with lap-splice located in the plastic hinge region of existing RC bridge columns with circular cross-section. The seismic behavioral characteristics of the piers are also analyzed. Based upon the results, this paper presents a more reasonable seismic performance evaluation method considering the lap-splice length and the cross-sectional size of the column.

It is known that seismic performance of existing bridges having insufficient lateral confinements and lap-splices of longitudinal reinforcements at the base of column decreases dramatically. In this study, small-scaled model tests have been performed to confirm the seismic behaviors of RC bridge piers with various lap-splice lengths. The 8 test models have circular section with diameters of 0.65 m, 0.8 m, 1.0 m, and lap-splice lengths of B-class or C-class. The test results show that the failure modes of models are not depending on the lap-splice length itself but depend on the ratio of lap-splice length to diameter, and that the displacement ductility is also affected by this ratio.

국내외 교량의 내진성능 평가관련 연구들을 조사, 분석한 결과 국내에서 휨 거동 교각의 내진성능에 대한 연구는 상당히 이루어졌으나, 국내에 상당수 분포하는 것으로 분석된 휨-전단 교각에 대해서는 연구실적이 부족한 것으로 파악되었다. 따라서, 이 연구에서는 휨-전단 복합거동이 예측되는 형상비 2.67과 전단거동이 예측되는 형상비 2.25의 실물크기 실험체 및 형상비 2.67의 축소모형 실험체를 제작하여 준정적 내진성능 실험을 실시하였으 며, 주철근의 겹침이음과, 형상비 변화에 따른 파괴거동을 조사 및 분석하였다. 실험결과 휨-전단거동이 예상되는 형상비 부근의 교각은 형상비와 철근상세 변화에 따라 파괴거동 특성이 휨-전단 파괴에서 전단 파괴 또는휨 파괴, 그리고 주철근 부착파괴로 변하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 실험결과들로부터 비내진 원형 철근콘크리트 교각에 대한항복변위 및 극한변위 산정식을 제안하여 실험을 실시하지 않고도 실제 비내진 교각의 내진성능을 파악할 수 있도록 하였으며, 이는 추후비내진으로 분류되는 실제 교량의 내진성능 조사 및 보수보강에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.

국내외의 실험을 통해 알려진 바와 같이 RC교각의 연성능력은 소성힌지구간에 위치한 주철근 겹침이음 비율 및 횡방향 구속철근이 보유한 횡구속력에 따라 차이를 보이고 있다. 내진설계가 반영되지 못한 기존 교각의 경우 소성힌지구간의 겹침이음 비율에 따라 강도 및 연성능력의 저하에 미치는 영향이 크다. 우리나라에서는1992년 내진설계가 도입된 이후 철근콘크리트 교각의 주철근 겹침 이음에 대한 규정은 없었으나, 2005년 도로교 설계기준에서 주철근 겹침이음을 50% 이내에서 허용하고 있다. 기존 교량의 내진성능 평가 요령에 있어서도 이를 반영하여 교각의 연성능력을 평가하고 있지만 주철근 겹침이음 비율을 단순 유 무에 따라서 구분하여 평가하고 있고 평가기법 또한 명확하게 정립되어 있지 못하다. 따라서 본 연구에서는 비내진 교각의 겹침이음 비율별 연성능력평가를 위하여 현재까지 국내에서 수행된 연구실험결과를 분석하고, 교각의 비선형성 및 주철근의 겹침이음을 고려하기 위하여 섬유요소를 이용한 단면해석으로 RC교각의 연성능력을 산정시 적절한 콘크리트의 극한변형률을 제시하였다.

지난 1982년 우라카와 근해지진 및 1995년 효고현 남부 지진 등에 의하여 주철근이 겹침이음된 많은 교각들이 주철근 겹침이음부의 활동에 의한 휨-전단파괴를 발생하였음을 경험하였다. 철근콘크리트 교각의 내진성능은 소성힌지구간의 변형능력에 좌우되고 있으며, 이는 곡률연성도로서 평가된다. 우리나라에서는 1992년 내진 설계가 도입된 이후 철근콘크리트 교각의 주철근겹침이음에 대한 규정이 없었으나, 2005년 도로교 설계기준에서 주철근겹침음을 50% 이내에서 허용하고 있다. 본 연구는 단면 직경이 600 mm이고 형상비가 2.5 및 3.5인 주철근 겹침이음이 있는 철근콘크리트 교각에 대하여 지진시 소성힌지부의 곡률분포 및 곡률연성도에 대하여 조사하였다. 실험은 일정한 축력 P=0.1f{ck}A_g가 재하된 상태에서 변위제어 방식으로 준정적실험을 실시하였다. 실험결과 반복하중에 의한 주철근 겹침이음부에 활동이 발생하면, 주철근 겹침이음 구간 내의 곡률이 주철근 겹침이음이 없는 경우와 다르게 나타났다. 다시 말하면 주철근 겹침이음 실험체의 겹침이음 구간 중의 하부 곡률은 주철근 겹침이음이 없는 실험체의 경우보다 큰 값을 보이고 있으며, 상부는 작은 값을 보였다. 이로 인하여 교각실험체의 손상은 겹침이음 구간의 하부에 집중되어 휨파괴되는 모습으로 보이는 양상을 보였다.

소성힌지영역에 50%의 주철근 겹침이음을 갖는 교각의 거동특성을 파악하기 위하여 축소교각모형실험을 수행하였다. 모델의 단면형상은 사각단면으로 중공 및 중실단면으로 각각 1기씩 제작하였다. 주철근은 연속철근과 주철근지름(d_{b})의 39배의 겹침이음을 갖는 철근을 교대로 배치하였다. 겹침이음에 의한 거동특성을 파악하기 위하여 횡철근에 의한 구속효과와 축력에 의한 영향은 배제하였다. 두 시험체 모두 전형적인 휨파괴 형태를 보였으며 비교적 연성적인 거동을 나타내었다. 이로부터 50%의 주철근 겹침이음이 성능기초 내진설계를 위한 주철근상세의 하나의 대안으로서 유효성이 있음을 확인하였다.

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.

강판콘크리트구조 설계기준(KEPIC SNG)에서 RC-SC구조 이종부재 접합방식은 기계적이음방법인 베이스플레이트형 접합 방식과 미겹침이음 접합방식을 제시하고 있다. RC구조간의 동일부재 접합부는 설계기준에서 철근의 직경에 따라 이음방식 을 별도로 규정하고 있지만, RC-SC구조 접합부는 철근의 직경에 따른 접합방식이 설계기준에 별도 구분되어 있지 않기 때문에 대구경 철근에 대해서도 미겹침이음 접합방식을 적용할 수 있을 것으로 예상된다. 베이스플레이트형 접합방식의 경우, RC-SC접합부 구조가 복잡하여 향후 적용성 측면에서 불리할 것으로 예상된다. 그러나, 미겹침이음 접합방식은 구조가 단순하여 적용성 측면에서 유리할 것으로 판단되나, 추가 실증실험과 전산해석을 통해 적용성 확보가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 미겹침이음 접합방식의 주요 설계변수인 타이바와 철근정착의 구조거동을 분석하였으며, 철근의 정착성능을 강화할 수 있는 방안을 도출 및 적용하여 구조거동분석을 수행하였다.

In this study, the lap joint performance for SFRC beam with different depths was evaluated. The specimens had the lap splice details using the high-strength headed reinforcement. For the SFRC beam with different depths, the headed reinforcement which is overlapped more than 20 times of the rebar diameter has sufficient lap-splicing performance.

Between the RC and SC structures, the connection method, such as baseplate type(mechanical splice) & noncontact lap splices, was suggested in KEPIC SNG. In previous research, baseplate type using #14bar were developed and their structural integrity was confirmed by the actual bending test. However, the structural integrity of noncontact lap splices using #14bar has not been yet confirmed through experiment. In this study, load-displacement curve of noncontact lap splices FEM model is compared with baseplate type analytical results. This research suggests the possibility of the noncontact lap splice for connection design in case of #14 dowel bar of RC Structure.

This paper focuses on the experimental study for investigating the performance for lap splice of hooked or headed reinforcement in beam with different depths. In the experiment, seven specimens, with its variables as the lap length of headed or hooked bar, the existence of stirrups, etc., was manufactured. Bending test was conducted. Lap strengths by test were compared with the theoretical model based on KCI2012. The result showed that the cracks at failure mode occurred along the axial direction to a headed bar. The initial stiffness and the stiffness after initial crack were similar for all specimens. For HS series specimens without stirrups, a 25% increase in lap length was increased 11.8~18.1% maximum strengths. For HH series specimens without stirrups, a increase in lap length did not affect the maximum strengths because of the pryout failure of headed bar. For HS series specimens, the theoretical lap strengths based on KCI2012 considering the B grade lap and the reduction factor for stirrup were evaluated. They are smaller than the test strengths and can ensure the safety in terms of strength capacity. For HH series specimens, the stirrups in the lap zone are needed to prevent the pryout behaviour of headed bar.

This study is to understand the structural behavior of flexural member according to the splice length of specimens reinforced by GFRP reinforcing bar. As compared with reinforcement, GFRP reinforcing bar has superior material properties such as non-corrosiveness, light weight, non-conduction, etc. However, GFRP reinforcing bar is difficult to use instead of reinforcement owing to brittle fracture when it failed. Therefore, GFRP reinforcing bar mixed with deformed reinforcing bar were used. A total of 5 specimen was produced and tested and the test main variables are the diameter of tension steel, lap splice length of GFRP reinforcing bar which are for investigating the reinforcement effects. The diameter of tension steel set as D10, and D13 and the lap splice length of GFRP reinforcing bar set as 30db, 45db and, 60db. The results of the experimental test, the specimen with GFRP reinforcing bar proved more reinforcement effect than the one without GFRP tie bar. At the same time, the specimen with tension steel of D13 increased an overall strength more than the one with tension steel of D10. The longer lap splice length showed increase the strength.

An experimental study was conducted to propose an improved joint in the beam with non-uniform depths of cross-sections. The tested joint detail consisted of headed bars and 180-degree hooked bars. The parameters are the splice length and the confinement effect of strrups in lap zone. The increase of lap length and the confinement detail of strrup reinforcement in the lap zone did not affect the initial stiffness. It can be concluded that the proposed joint detail would be applicable to practical design by using the load transfer mechanism by the effects of confinement details.

In this study, cyclic loading tests of cantilever rectangular reinforced concrete columns were performed to evaluate the seismic performance of relatively short lap splices with non-seismic hoop details. The lap splice length of 30 times diameter of longitudinal reinforcement (30) with the hoop spacing of a half of effective column depth(0.5) showed adequate flexural strength and ductility even though smaller lap splice length than ACI318 was used in plastic hinge zone.