철근콘크리트 기둥과 강재 보 연결부의 전단내력식에 대한 연구

Abstract

기존의 연구 성과들을 바탕으로 하여 단부 RC조, 중앙부 S조로 이루어진 복합구조 연결부의 보강 방법에 따른 극한전단내력에 대해 검토하기 위해서 국내외 기존 연구자들의 RC기둥과 S보의 연결부인 RC 스터브에 여러 가지 방법으로 전단보강한 시험체의 역학적 거동과 극한전단내력을 조사한다. CSB 연결부의 전단내력에 영향을 미치는 여러 요인을 파악하기 위하여 전단보강근 및 단부집중전단보강의 방법과 보강근비, 스터드 볼트 보강 및 주근 용접 등에 의한 연결부의 전단내력에 미치는 영향을 비교 분석한다. 국내외 연구자들의 CSB의 실험 결과를 분석하여 KBC-RC규준식, JIS-RC규준식, JIS-SRC규준식, Zsutty식을 비교 분석하는 것을 연구 목적으로 한다. 내력을 평가한 결과는 다음과 같다. (1) 전체 대상 시험체에 대한 실험값/규준값의 평균비율은 KBC-RC 규준식은 1.05, JIS-RC규준식은 1.59, JIS-SRC 규준식은 1.16, Zsutty식은 0.96으로 낮은 내력을 지닌 시험체는 계산값과 시험값이 거의 비슷한 경향을 보이나 내력값이 커질수록 접합부의 내력을 과대평가하는 경향을 나타내고 있다. (2) 평가시험체에서 실험값/규준값 >1.0은 KBC-RC 규준식은 47%, JIS-RC 규준식은 80%, JIS-SRC 규준식은 58%, Zsutty식은 38%가 계산값이 과소평가로, 실험값/규준값 <1.0은 KBC-RC 규준식은 53%, JIS-RC 규준식은 20%, JIS-SRC 규준식은 42%, Zsutty식은 62%가 계산값이 과대평가로 나타났다. (3)평가시험체에서 0.85< 실험값/규준값 <1.15의 범위는 KBC-RC 규준식은 27%, JIS-RC 규준식은 18%, JIS-SRC 규준식은 36%, Zsutty식은 33%로 나타났고, 0.80< 실험값/규준값 <1.20의 범위는 KBC-RC 규준식은 39%, JIS-RC 규준식은 23%, JIS-SRC 규준식은 44%, Zsutty식은 35%로 나타나 보강방법에 따라서 규준식의 한계를 나타내고 있다. (4) 전단보강근과 스터드 보강시험체에서 0.80< 실험값/규준값 <1.20의 범위는 KBC-RC 규준식은 18%, JIS-RC 규준식은 6%, JIS-SRC 규준식은 47%, Zsutty식은 24%로 나타나 규준식들이 낮게 평가됨을 알 수 있다. (5) 전단보강근과 단부집중보강근과 주근을 용접으로 보강시험체는 0.80< 실험값/규준값 <1.20의 범위는 KBC-RC 규준식은 54%, JIS-RC 규준식은 8%, JIS-SRC 규준식은 23%, Zsutty식은 54%로 나타나 규준식들이 낮게 평가됨을 알 수 있다. 따라서 전단보강방법과 스터드 및 용접보강 등의 방법에 따라서 규준식의 한계를 나타내고 있어서 앞으로 제안 내력식에 대해서 적절한 변수 값을 곱하여 내력을 산정하는 방법 등에 대해서 계속 연구 검토가 있어야 할 것 같다.

This study aims to evaluate the ultimate shear strength of the connections of composite steel beam(CSB) composed of reinforced concrete (RC) column and steel beam. Total number of specimens of CSB were 80 carried out by researchers in domestic and foreign countries. The specimens were considered with various types of shear reinforcement such as shear reinforcement of vertical and end concentration, band plate and stud bolt and welding of main bar, etc. Ultimate shear strength of the connections with various reinforcement types was evaluated through experiments and code equations. In this study, experimental values were compared with theoretical results calculated by KBC-RC, JIS-RC, JIS-SRC, Zsutty`s Equation, Application formula. From the results of evaluation on the shear strength of CSB connections with various reinforcement types, the conclusions can be summarized as follows : (1) The average test-to-code ratio of ultimate shear strength for all specimens was 1.05(KBC-RC), 1.61(JIS-RC), 1.15(JIS-SRC), and 0.96(Zsutty), 1.28(Appli.). Specimens with lower shear strength showed that code formula was similar to experimental results, but specimens with higher shear strength showed that code formula overestimated the shear strength of the CSB connections. (2) In the range over 1.0 for test-to-code ratio of ultimate shear strength for all specimens, it was indicated that code formula underestimated experimental results for 45%(KBC-RC), 81%(JIS-RC), 61%(JIS-SRC), 39%(Zsutty), and 71%(Appli.) of the specimens. Reversely in the range under 1.0 for test-to-code ratio, it was shown that code formula overestimated experimental results for 55%(KBC-RC), 19%(JIS-RC), 39%(JIS-SRC), 61%(Zsutty), and 29%(Appli.) of the specimens. (3) The limit of code formula according to type of shear reinforcement was revealed by the fact that 26%(KBC-RC), 16%(JIS-RC), 31%(JIS-SRC), 31%(Zsutty), and 31%(Appli.) of the specimens were included in the range from 0.85 to 1.15 for test-to-code ratio and 31%(KBC-RC), 20%(JIS-RC), 39%(JIS-SRC), 35%(Zsutty), and 39%(Appli.) of all specimens were included in the range from 0.80 to 1.20 for test-to-code ratio. (4) In the range from 0.80 to 1.20 for test-to-code ratio of ultimate shear strength for VSR+SB+ETC+TOTAL specimens (vertical shear reinforcement and stud bolt), it was indicated that code formula underestimated the shear strength for 13%(KBC-RC), 13%(JIS-RC), 35%(JIS-SRC), 17%(Zsutty), and 9%(Appli.) of all specimens. (5) In the range from 0.80 to 1.20 for test-to-code ratio of ultimate shear strength for VSR+ESR+MRW+TOTAL specimens (shear reinforcement of vertical and end concetration and main bar welding), it was indicated that code formula overestimated Zsutty`s Equation for the shear strength for 57%(KBC-RC), 5%(JIS-RC), 24%(JIS-SRC), 62%(Zsutty), and 24%(Appli.) of all specimens. Therefore the limit of code formula according to types of shear reinforcement especially by stud bolt and welding is revealed , it will be need for research on the proposed equations which have more accuration at predicting ultimate strength of Composite Seel Beam connections.