본 연구는 고강도 철근을 확대머리 이형철근으로 사용하는 경우 정착길이 효과에 관한 실험 연구이다. 현행 기준에서는 확대머리 이형철근의 정착길이를 산정하는 식에서 철근의 설계기준강도를 400 MPa로 한정하고 있다. 고강도 철근에 대한 연구결과가 충분하지 않기 때문에 이러한 규정이 명시된 것이다. 따라서 본 연구에서는 설계기준 항목강도 600 MPa의 철근으로 확대머리 이형철근을 제작하여, 변수별 실험연구를 수행하였다. 실험은 철근의 정착길이, 철근의 개수, 그리고 확대머리의 형상 등의 변수로 계획하였다. 실험체는 정착길이가 긴 L형과 정착길이가 짧은 S형으로 분류하고, 확대머리의 형상은 원판형(A형)과 원뿔형(B형)으로 구분하였다. L형 실험체는 원판형 확대머리를 대상으로 철근 개수가 1∼3으로 변하는 3개의 실험체와 S형 실험체는 원판과 원뿔형 확대머리 형상에 대하여 정착길이를 L형의 50%, 45%, 40%, 35%로 변화한 실험체를 계획하였다. L형(LA형) 3개, SA형 4개, SB형 4개 등 총 11개의 실험체를 인발실험을 하였다. 실험결과는 콘크리트구조기준(부록 II)의 정착길이 산정 규정에 따라 평가하였으며, 그 결과 항복강도 600 MPa의 철근을 사용한 확대머리 이형철근은 현행기준의 설계식을 적용하여 설계할 수 있음을 보였다.

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.