비긴장강연선과 철근이 혼용된 보의 설계방안
Design Concept of Beams Reinforced by Deformed Bars and Non-Prestressed Strands in Combination
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초록
최근 국내에서 개발된 프리스트레스가 도입되지 않은 강연선을 적용한 보-기둥 접합부시스템은 2개층 동시 시공이 가능한 2개층 1절PC기둥 및 U자형 단부형상을 갖는 하프 PC보로 구성되어 있다. 대상 보-기둥 접합부에서는 시공성을 향상시키기 위해 철근과 비긴장강연선이 혼용배근되며, 선행된 연구에서 구조성능을 규명하기 위한 실험이 수행되었다. 본 연구에서는 선행된 실험결과와 단면해석결과를 비교검토하여 이형철근과 비긴장강연선이 혼용배근된 보의 설계방안을 제안하고자 한다. 고강도 철근에 대한 기존연구 고찰을 토대로 비긴장강연선의 설계항복강도를 제안하고, 상이한 철근과 비긴장강연선의 항복강도를 고려하여 구조설계기준을 만족하는 최소⋅최대 보강비, 휨강도 산정식을 제안하였다. 대상시스템에서 보의 사용성을 고려하기 위해, 현행 설계기준식을 사용하여 처짐검토 시 사용하중을 고려하여 비긴장강연선 배근비율을 제안하였으며, 균열폭 검토시 철근과 비긴장강연선의 상이한 부착특성, 항복강도, 직경, 단면적 등을 고려하여 균열폭 산정방법을 제안하였다. 마지막으로 본연구에서 제안된 설계방안들을 적용하여 철근과 비긴장강연선이 혼용배근된 보단면의 설계 방법을 예시하였다.
Abstract
A new precast concrete (PC) beam and column connection system using non-prestressed wire strands was recently developed. The system is composed of one unit of two-storied PC-column and PC-beams with U-shaped ends. The connection part of the column and beams is reinforced by deformed bars and non-prestressed wire strands in combination for the improvement of workability. Structural performance of this system was verified by several experimental studies. The purpose of this study is developing a design concept of the beam reinforced by deformed bars and non-prestressed wire strands in combination, in terms of the cross-sectional analysis, based on the preceded experiment. A minimum and maximum reinforcement ratio and the calculation formula for the strength of flexural member reinforced by reinforcements having different yield strengths are derived based on KBC2009. Under consideration existing research results for the application of high strength reinforcement bars, the design yield strength of the non-prestressed wire strand is suggested. An example for the cross section design, satisfying the serviceability requirements, demonstrates the applicability of the design concept developed in the study.
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