The columns of older reinforced concrete (RC) buildings generally have limited reinforcement details. Thus, they could be vulnerable to earthquake ground motions, leading to partial or complete building collapse. In this study, high-performance fiber-reinforced cementitious composite (HPFRCC) was applied to RC columns to improve their seismic behavior. Experimental tests were conducted with two full-sized specimens with limited reinforcement details, including short lap splices, while unidirectional loadings were applied to the specimens. The seismic behavior of RC columns was substantially improved by using HPFRCC.

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%.

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.

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.

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.

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.