Spiral reinforcement in a circular column plays an effective role in the ductile behavior of a column through position fixing and buckling restraining of the longitudinal reinforcement, and confining core-concrete. Each country has suggested the minimum volumetric ratio of spiral reinforcement in order to secure the ductility of concrete columns. The minimum volumetric ratio of spiral reinforcement suggested by ACI 318-14 and the national concrete structure design standard was developed based on the theory of Richard et al. (1928); furthermore it has been used until now. However, their theory cannot consider the effects of high strength concrete and high strength reinforcement, and arrangement condition of the spiral reinforcement. In this study, a modified minimum volumetric ratio equation is suggested, which is required to improve the ductility of reinforced concrete circular columns and to recover their stress. The modified minimum volumetric ratio equation suggested here considers the effect of the compressive strength of concrete, the yield strength of spiral reinforcement, the cross sectional area of columns, the pitch of spiral reinforcements and the diameter of spiral reinforcement. In this paper, the validity of the minimum volumetric ratios from ACI 318-14 and this study was investigated and compared based on the results of uniaxial compression experiment for specimens in which the material strength and the spiral reinforcements ratio were used as variables. In the end of the study, the modification method for the suggested equation was examined.

이 연구에서는 고연성 PET 시트 및 HF(PET+aramid) 스트랜드로 보강한 RC 원형 기둥의 내진 보강 성능에 대하여 실험적으로 비 교·고찰하였다. 고연성 PET 및 HF 스트랜드로 횡 구속된 RC 원형 기둥의 내진 성능 실험결과, 모든 보강 기둥에서 최대 휨 강도 및 연성 능력 모두 무보강 기둥보다 향상되었으며 극한단계에서 섬유의 파단은 발생하지 않았다. 또한 PET 시트 25겹 보강 기둥과 HF 스트랜드 1겹 보강 기 둥의 저항 내력 및 변위가 거의 유사하여 HF 스트랜드 1겹은 PET 시트 약 25겹(동일 폭 기준)과 동일한 횡 구속 효과를 나타내었다. 결과적으로 휨 강도 증진 및 연성 능력 측면에서 PET는 RC 구조물의 내진 보강재로서 적합한 것으로 사료되나 현장적용의 가능성을 높이기 위해서는 이 연구에서 사용된 HF 스트랜드와 같이 많은 양의 섬유를 함유한 제작품과 같이 1겹으로 다수 PET 시트의 성능 효과를 내는 재료가 필요할 것으 로 사료된다. 한편 PET의 내구성에 대해서는 별도의 연구가 필요하며 현재 연구가 진행중이다.

The paper presents a comparison of available shear strength models of RC columns by considering the effect of axial force. Although various shear strength models are proposed by many researchers, some of them neglect the effect of axial force. Thus, to clarify the effect of axial force on shear strength, the comparative study is conducted with a total of 54 experimental data of RC column collected from the PEER center. The shear strength of RC column is also evaluated with design code.

This study tested two RC columns with 500 mm square section under the constant axial loading and cyclic lateral loadings to examine the effectiveness of supplementary V-ties in enhancing the ductility of columns. The displacement ductility ratio of V-tie column was 1.5 times higher than that of the companion cross-tie columns.

횡방향철근은 기둥의 소성힌지구간에 충분한 구속효과, 축방향철근의 좌굴방지와 연성거동을 확보하기 위해 적용된다. 기둥에서 사각형 후프 띠철근과 보강 띠철근의 조립 및 배근방법은 시공이 까다롭고 많은 횡방향철근량이 요구된다. 본 논문에서, 이러한 문제점들을 해 결하기 위하여 장방형 단면과 플레어 기둥의 횡구속을 위한 장방형 후프 띠철근을 사용한 새로운 횡구속 방법이 제안되었다. 개발된 장방형 후 프 띠철근 상세는 장방형 단면과 플레어 기둥의 시공성과 경제성을 향상시켜줄 수 있는 하나의 대안으로서 적용 가능한 것으로 판단된다. 본 연 구의 최종목적은 철근콘크리트 교각의 시공성 향상을 위한 장방형 후프 띠철근 상세의 제시와 실험적 기초자료의 제공과 함께 하중단계별 성 능 및 손상평가를 위한 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이며, 극한변위, 극한드리프트비율, 변위연성도, 응답수정계수, 등가점성감쇠 비, 잔류변형지수, 유효강성 등의 주요 내진성능평가 변수들에 대한 분석결과를 나타내었다.

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.

The research presents a reinforced concrete columns using Strain Hardening Cementitious composites (SHCC). For the columns, in order to predict seismic performances, several methods are evaluated in SDOF systems such as the Capacity Spectrum Method (CSM), the Direct Displacement Based Design (DDBM) and the Displacement Coefficient Method (DCM).

횡방향철근은 기둥의 소성힌지구간에 충분한 구속효과, 축방향철근의 좌굴방지와 연성거동을 확보하기 위해 적용된다. 기둥에서 사각형 후프 띠철근과 보강 띠철근의 조립 및 배근방법은 시공이 까다롭고 많은 횡방향철근량이 요구된다. 본 논문에서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 장방형 단면과 플레어 기둥의 횡구속을 위한 장방형 후프 띠철근을 사용한 새로운 횡구속 방법이 제안되었다. 팔각 장방형 단면에 대한 실험적 연구는 플레어 기둥의 강축에 대해 수행되었다. 장방형 띠철근을 적용한 횡구속 방법은 만족할 만한 횡구속 성능을 나타내었다. 개발된 장방형 후프 띠철근 상세는 장방형 단면과 플레어 기둥의 시공성과 경제성을 향상시켜줄 수 있는 하나의 대안으로서 적용 가능한 것으로 판단된다.

In the research, there were seismically strengthened reinforced concrete composite columns by applying Strain Hardening Cementitious Composites(SHCC). The seismic performance of SHCC-RC composite columns were studied by the concepts of seismic performance-based design approaches as well as with experiments.

본 연구에서는 1992년 도로교설계기준의 내진설계도입 이전 규정에 따라 설계, 시공된 교각의 축소 모델을 실험체로 제작하여 원형기둥의 변위비에 따른 횡하중을 변위제어 방식으로 입력하여 준정적 방법을 통해 실험을 실시하였다. 연구에 적용한 보강재는 성능을 향상시킨무기계 합금강인 Helical Bar로써 원형기둥 외부에 보강 후 실내실험을 통하여 파괴거동, 하중-변위 관계, 연성도 평가 및 에너지 평가를실시하였다. 실험변수로는 위험단면 내에서 나선으로 보강한 보강재의 단면력의 크기와 나선보강의 간격, 보강형태로 두었으며, 준정적 실험을 통해 보강성능의 차이와 효과를 확인하였다. 실험결과 보강대상 부재의 성능에 따라 적절한 보강재의 단면력 크기결정과 보강간격 및형식의 선정이 필요하며 기계적 보강재뿐만 아니라 고강도 콘크리트 피복으로의 치환으로도 보강성능이 향상됨을 확인할 수 있었다.

5층 이하 비내진상세를 가지는 철근콘크리트 건축물의 지진시 긴급 위험도 평가를 위한 부재의 정량적 손상도 평가 기준을 제시하기 위하여 실대형 크기의 철근콘크리트 1층 1경간 골조 실험체의 정적실험을 실시하였다. 실험결과, 실험체는 기둥의 휨항복후 전단파괴에 의하여 파괴되었으며, 기둥과 접합부에 균열, 압괴 등의 손상이 발생한 반면, 보에는 균열 등의 손상이 거의 발생하지 않았다. 이와 같이 비내진 상세를 가지며 휨항복후 전단파괴하는 철근콘크리트 기둥의 손상도를 5단계로 분류하고 손상단계별 한계상태를 평가하기 위한 정량적 기준으로서 지진시 상대적으로 측정이 용이한 잔류 층간변형각과 잔류 균열폭을 이용하였다. 손상한계상태의 잔류 층간변형각 및 잔류 균열폭은 실험결과에 따른 손상한계상태의 최대 층간변형각과의 관계에 의하여 결정하였으며, 한계 최대 층간변형각은 실험결과에 의한 부재의 하중-변형 관계 및 손상발생 현황을 바탕으로 결정하였다. 한계 잔류 층간변형각은 해당 최대 층간변형각에 의한 잔류 층간변형각 중의 최대값 이상이 되도록 하였으며, 한계 잔류 균열폭은 해당 최대 층간변형각에 의한 잔류 전단균열폭의 최소값 및 잔류 휨균열폭의 평균값으로 결정하였다. 한편, 본 논문을 통하여 제시한 손상한계상태의 잔류 층간변형각과 잔류 균열폭은 지진으로 동일한 부재 변형이 발생할 경우 내진설계가 실시된 부재를 대상으로 하는 국외 손상도 평가 기준에 의한 값보다 작은 것으로 나타났다.

이 연구에서는 횡보강근의 배근형상에 따른 철근콘크리트 기둥의 휨 연성을 평가하였다. 이를 위하여 총 8체의 철근콘크리트 기둥 실험체를 휨 실험하였다. 실험변수는 횡보강근의 배근형상과 항복강도 및 횡보강근량으로 하였다. 실험체는 250×250mm 단면을 가지도록 계획하였으며, 휨 파괴를 유도하기 위하여 전단경간비를 4.1로 계획하였다. 이 실험에서는 일정한 축하중과 함께 반복 횡하중을 실험체에 가력하였다. 실험결과, 제안된 횡보강근 배근형상을 가지는 실험체가 기존 띠철근을 가지는 실험체보다 더 높은 연성과 에너지 소산 능력을 나타냄을 확인할 수 있었다.

In current study, a reinforced concrete (RC) composite column made with precast HPFC box located at the flexural critical region has been presented in order to improve seismic performance of the column. The construction process of the precast column system was also developed in order to apply in the field construction of official building structures.

최근 발생한 대규모 지진으로 구조물의 내진보강에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있다. 내진성능 향상을 목적으로 FRP 복합재료의 사용성에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 복합재료를 사용한 내진보강재는 강성과 연성을 가진 재료이어야 하므로 복합재료 보강재 설계 시 강성재와 섬유의 선택이 중요한 변수이다. 내진성능 향상을 위한 섬유보강 복합재료의 최적조합을 인장 테스트를 통하여 선정하였다. 선정된 섬유보강 복합재료 보강재를 실제 구조물에 적용하기 위하여 실제 기둥부재에 보강하는 것을 가정하여 유한요소 해석하였다. 유한요소 해석을 통하여 구조물의 내진성능 향상효과를 변위-하중 관계를 통하여 평가하였다. 섬유보강 복합재료 보강재를 사용할 경우 구조물의 내진성능이 증가한다는 해석적인 연구 결과를 도출하였다.

본 논문에서는 노후화된 부재의 내력평가 및 보강설계를 위한 기본 자료를 구축하기 위하여 기존 공동주택에서 채취한 철근콘크리트 기둥에 대한 구조실험을 통하여 노후화된 부재의 내력특성을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 기존 재건축 아파트 현장에서 총 10개의 기둥을 채취하고, 각각의 기하학적 특성에 따라 중심축력 및 편심축력 실험을 실시하였다. 채취된 부재의 치수는 도면과 최대 40mm 정도 차이가 있었으며, 철근 피복두께는 약 25∼115 mm 정도의 범위로서 매우 고르지 못한 분포를 나타냈다. 본 실험결과에 의하면 모든 부재의 실험 압축내력이 계산치보다 최소한 75% 이상 큰 것으로 나타나 현행 설계기준을 만족하는 것으로 파악되었다. 그러나, 부재의 변위 연성비는 최소 2.12, 최대 5.86으로 나타나 전반적으로 부족한 것으로 파악되었다.

와이어로프와 T형 강판을 이용한 비부착공법의 내진성능을 평가하기 위해 중심 축하중과 반복 횡하중을 받는 5개의 보강된 기둥과 무보강 기둥을 실험하였다. 주요 변수는 T형 강판의 정착방법과 피복 모르터의 유․무이다. 실험결과 T형 강판이 정착된 기둥의 하중분배로 인한 휨 내력 및 연성 증가를 확인할 수 있었다. 그러나 T형 강판이 정착되지 않은 기둥은 연성 증가에는 효과적이지만 T형 강판으로 하중이 분배되지 않았다. 피복 모르터가 있는 보강된 기둥은 효과적인 초기 강성 및 휨 내력 증가를 보였지만 연성증가에는 불리하였다. 단면분할법을 이용해 예측한 보강된 기둥의 최대 휨 내력은 등가응력블럭을 사용하여 예측한 ACI 318-05 기준보다 실험결과를 예측하였다.

본 연구에서는 RC 기둥의 폭렬방지를 위하여 유기섬유의 혼입방식, 내화보드 부착방식, 스프레이 방식의 폭렬방지공법에 따른 내화특성을 검토하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 굳지않은 콘크리트의 특성으로, 유기섬유의 혼입율이 증가에 따른 유동성은 저하하는 것으로 나타났고, 섬유의 종류에 따라서는 NY섬유를 혼합한 경우 가장 양호하였다. 공기량은 NY섬유가 가장 적게 저하하였고, 그 다음으로 PVA, PP순이었다. 경화 콘크리트의 특성으로, 압축강도는 28일 재령에서 50MPa이상으로 섬유의 혼입율이 증가할 수록 약간 크게 나타났다. 내화시험후 폭렬특성으로, 유기섬유 혼입방식의 경우 PVA섬유를 제외한 PP섬유, NY섬유는 혼입율 0.05%이상에서 폭렬이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 스프레이 방식의 경우는 모든 마감재 부분에서 부분적인 폭렬이 발생하였을 뿐, 모재 콘크리트는 폭렬이 발생하지 않고 본래의 형상을 그대로 유지하는 것으로 나타났다. 또한, 보드방식의 경우는 보편적인 일반 건식공법인 경우를 제외한 건식공법 시공 후 내화페인트로 연결철물을 도포한 경우, 내화모르터로 차폐한 경우, 경량기포 콘크리트로 그라우트 한 경우는 모두 폭렬이 발생하지 않고 본래의 형상을 그대로 유지하고 있었다. 질량감소율은 플레인 콘크리트를 제외한 내화시공공법변화에 따라서 공히 8%미만으로 비교적 양호하게 나타났다.

CFS로 둘러싸서 외부에서 구속하는 방법은 정적 혹은 지진하중을 받는 철근콘크리트 기둥을 보강하는데 매우 효과적이다. 이러한 CFS 보강법의 신뢰성 있고 경제적인 설계를 위해서는 정확한 CFS 구속콘크리트의 응력-변형률 관계를 파악하는 것이 필요하게 된다. 본 연구에서는 원형단면을 갖는 단주 RC 기둥에 대해서 일축압축 실험을 실시하였다. CFS 면적비, 나선철근 면적비, 그리고 콘크리트 압축강도가 CFS로 구속된 콘크리트의 응력-변형률관계에 대한 영향을 평가하기 위한 실험변수로서 고려되었다. 기둥을 CFS로 횡보강함으로서 콘크리트의 강도 및 연성이 크게 증가되었다. 또한, 나선철근이 배근된 실험체의 강도증가율은 CFS만으로 횡보강된 실험체보다 횡보강성능이 크고 작게 나타났다.