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.

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.

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.

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.

This paper is to evaluate the flexural characteristics of 180MPa Ultra High Performance Concrete and reinforcing steel. In this study, the bending test is performed to evaluate the flexural characteristics considering lap-splice length. The stability of the lap-splice length proposed the structural design codes are evaluated on load-displacement. The results confirmed that the ductility has increased when the lap-splice has increased.

In this research, the experimental works were conducted to study the lap strength of the headed reinforcements with confinement provided by stirrups or tie-down bars. Eleven lap splice specimens were tested. The variables in this study were: confinement details and lap length. The initial crack of the specimens lapped developed at the heads of reinforcements. Bearing stress and confinement details contributed to increase strength and deformation.

KCI 2012 and ACI318-11 contains development length provisions for the use of headed deformed bars in tension and does not allow their tension lap splices. In ACI318-11, the confinement factor, such as transverse reinforcement factor, is not used to calculate the development length of headed bars. The purpose of this experimental study is to evaluate the effect of confinement details to the lap splice performance of headed deformed reinforcing bars in grade SD400 and SD500. The confinement details are stirrups and tie-down bars in lap zone. Test results showed that specimens with only stirrups had the brittle failure and could not increase lap strengths, and that specimens with composite confinements by stirrups and tie-down bars had the flexural strengths over than nominal flexural strengths. Stirrups with tie-down bars can have an effect on improvement in lap splice of headed bars in grade SD400 and SD500.

The purpose of this experimental study is to evaluate that KCI2012 equation for the development length, ldt, of headed bars can be used to calculate the lap length of headed deformed bars in grade SD400~500 for high strength concrete. Test results showed that specimens with lap lengths equal to 1.3ldt had maximum flexural strengths as 0.84~0.90 times as the nominal flexural strengths. These observations indicate that 1.3 is unsuitable to the tensile lap length of headed deformed bars in grade SD400~500 for high strength concrete.

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 본연구에서는 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 성능을확보할 수 있는 것으로 사료된다.

초고성능콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)는 높은 강도와 내구성을 가지는 우수한 구조재료이다. 이러한 새로운 재료의 활용 기술은 경량의 슬림한 구조로서 우수한 성능을 가지는 구조물의 건설을 실현할 수 있는 효과적인 방안으로 주목받고 있다. 이 연구는 하이브리드 사장교 적용을 위한 UHPC프리캐스트 바닥판 시스템 개발의 일부로서 정모멘트 구간에서 철근겹침이음 방식에 의하여 연결되는 이음부의 거동 특성을 실험적으로 규명하는데 주된 목적이 있다. 주요 실험변수는 철근겹침이음길이이며 실험변수의 영향을 검증하기 위하여 총 12개의 휨실험체를 제작하였고, 이에 대한 4점 휨재하실험을 수행하였다. 현행 도로교설계기준에서 철근겹침이음에 대한 최소길이 규정은 UHPC를 적용한 프리캐스트 바닥판 시스템에서는 매우 보수적인 규정임을 실험결과로부터 확인할 수 있었다.