본 논문은 철계형상기억합금(Fe-SMA) 나선철근을 이용한 기둥의 횡구속 효과를 평가한 실험적 연구를 보고한다. 실험을 위해 사전변형 4%의 5mm × 5mm의 Fe-SMA 나선철근으로 구속된 150mm × 150mm ×300mm의 원형 실험체가 제작되었다. 실험변수는 Fe-SMA 나선철근의 피치(0mm, 80mm, 60mm, 40mm), Fe-SMA 나선철근의 활성화 유무(활성화, 비활성화)를 고려하였다. Fe-SMA 나선철근 활성화를 위해 소성로를 사용하여 목표온도 140℃까지 가열하였다. 실험체의 온도가 상온에 도달한 후 만능재료시험기를 이용하여 1축 압축실험을 실시하였다. 실험결과를 통해 Fe-SMA 나선철근을 활성화하여 능동적 횡구속압이 작용된 실험체의 최대응력과 최대응력 발현 시의 변형률은 활성화하지 않은 실험체에 비해 크게 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 나선철근 피치의 감소로 인해 능동적 구속압이 증가함에 따라 최대응력과 연성지수가 크게 증가하는 것으로 나타났다. 특히 보강 간격이 40mm인 활성화된 나선철근으로 구속된 실험체는 최대하중 도달 후 하중이 유지 및 증가하는 변형경화가 발생하는 것으로 나타났다.

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.

전통 목구조는 기둥-보-도리로 가구를 구성하며, 보 장부의 파괴는 전통 목구조의 붕괴로 이어질 수 있다. 장부의 구조성능을 평가하기 위해 장부 두께에 따른 내력과 강성을 평가하고, 상부 구조체를 해체하여야 가능한 기존 보강방안을 보완하여 상부 구조체를 해체하지 않고 보강하는 방안을 제안한다. 효과적인 보강방안을 제안하기 위해 철물 개수 및 간격, 모양 및 삽입깊이를 요인으로 실험을 행하여 비보강 실험체와 내력, 강성을 비교한다. 장부의 전단실험을 통하여 다음과 같은 결론을 도출한다. 장부의 내력과 초기전단강성은 장부 두께가 두꺼워질수록 증가하지만, 장부 두께를 크게 하면 기둥의 사개부분이 약해져 구조적 안전성에 영향을 미친다. 장부의 내력 전단응력 전단강성을 효과적으로 향상시키기 위해서는 철물 3개를 장부의 중앙부에 배치하여 보강하여야 한다. 이를 토대로 기둥-보-도리 등의 접합부에 대한 연구도 진행되어야 할 것이다.