KR20110021583A - Reinforcing structure of slab-column junction having improved punching shear capacity and reinforcing method of slab-column junction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조 및 이의 보강 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고성능 철근이 배근되고 강섬유 보강 콘크리트 또는 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트가 타설되어져 펀칭전단 성능이 향상되고 부식 저항 성능이 향상된 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조 및 이의 보강 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reinforcing structure and a method of reinforcing a slab column joint, and more particularly, a high-performance reinforcing bar is reinforced and steel fiber reinforced concrete or polypropylene fiber reinforced concrete is poured to improve punching shear performance and corrosion resistance performance. It relates to a reinforcing structure of a column joint and a method of reinforcing the same.
생명, 전자, 정보ㆍ통신 분야에 모든 이목이 집중되는 현실에서 정작 그 기반이 되는 인프라의 중요성은 당황스러울 만큼 낮은 평가를 받고 있다. 그러나 한 국가나 도시를 대표하고 상징하는 것은 아름다운 장대 교량이나 하늘을 찌를 듯한 초고층 빌딩이란 사실은 누구도 부인할 수 없는 사실이다. 현재의 복잡하고 다원화 된 사회 구성원의 욕구 충족을 위한 다양한 사회 인프라의 구축함에 있어서, 기존의 대표적 구조물인 철근 콘크리트는 그 필요 요구 성능을 크게 만족시키지 못하는 경우가 빈번해지고 있으며, 그 성능을 충족시키는 경우라도 재료적이고 구조적인 한계를 탈피하기 위한 과다 설계로 인해 시공성 불량을 유발하거나 경제성을 상실하는 경우가 많았다. 이러한 배경들을 통해 콘크리트의 고성능화, 새로운 건설재료의 도입, 신공법의 개발 등의 건설 신기술은 구조물의 성능 개선 효과와 더불어 사회간접비용 감소라는 국가적인 당위성을 수반하는 사회적 요구 사항이 되고 있다.In the reality that all eyes are focused on the fields of life, electronics, information and communication, the importance of the infrastructure on which it is based is remarkably low. However, no one can deny that a country or city represents and symbolizes beautiful long bridges or skyscrapers that seem to pierce the sky. In constructing various social infrastructures to meet the needs of the current complex and diversified members of society, reinforced concrete, which is a typical representative structure, is frequently failing to satisfy the required performance requirements. Even in the case of overdesign to overcome material and structural limitations, construction failures often caused poor construction or lost economic feasibility. With these backgrounds, new construction technologies such as high performance of concrete, introduction of new construction materials, and development of new construction methods are becoming a social requirement accompanied by national legitimacy of improving the performance of structures and reducing social overhead costs.
최근 건설기술의 발전 중에 가장 큰 성과라고 할 수 있는 것은 콘크리트의 고강도화이고, 이러한 콘크리트의 고강도화를 통해 부재 단면 축소, 자중 감소, 고내구성, 고유동성 등을 꾀할 수 있다. 현재 국내·외에서 200MPa급 정도의 고강도 콘크리트가 개발되었으며, 고강도 콘크리트의 사용이 급격히 증가하는 추세에 있다. 이러한 고강도 콘크리트의 개발을 통해 장대 교량, 초고층 빌딩, 심해 구조물 등을 건설할 수 있게 되었지만, 강도의 증가에 따른 취성의 증가, 과밀 배근 등은 적용의 제한 요소로 작용하고 있다.One of the biggest achievements in the recent development of construction technology is the high strength of concrete, and through the high strength of the concrete, it is possible to reduce the member cross section, reduce the weight, high durability, high fluidity, and the like. Currently, high strength concrete of about 200MPa grade has been developed at home and abroad, and the use of high strength concrete is increasing rapidly. The development of such high-strength concrete has made it possible to build long bridges, skyscrapers, deep sea structures, etc., but brittleness and overcrowding due to the increase in strength are acting as limiting factors of application.
특히 문제시 되는 경우는 보-기둥 접합부, 기둥-슬래브 접합부, 깊은 보, 코벨 및 dapped 단부와 같은 응력 교란 구역 및 기하학적 불연속 구역이다. 예를 들어, 전단력과 휨모멘트의 지배를 받는 철근 콘크리트 접합부의 거동은 일반적으로 콘크리트 압괴에 의한 전단파괴로 이어지기 때문에 부재는 종국적으로 취성적인 파괴를 일으킨다.Particularly problematic are stress disturbance zones and geometric discontinuities such as beam-column connections, column-slab connections, deep beams, cobells and dapped ends. For example, because the behavior of reinforced concrete joints, which are governed by shear forces and bending moments, generally leads to shear failure due to concrete crushing, the member eventually causes brittle fracture.
이러한 단점을 보완하기 위해 헤디드바, 고성능 철근, FRP 등의 보강 재료가 콘크리트에 적용되기 시작하였고 현재까지도 국내외에서 많은 연구가 수행되고 있다. 한편 외국에서는 보강 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 실 구조물에도 적용하는 단계에 이르고 있지만 국내에서는 설계 지침 조차도 전무하고 실 구조물에 적용된 예를 찾아보기 힘들 정도로 보강 재료에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 또한 콘크리트 강도의 증가에 따라 보강 재료 역시 그에 상응하는 성능을 발휘할 수 있도록 개선되어야만 하는데, 국내외에서 수행중인 연구는 강도의 증가를 고려하지 않은 채 각각의 보강 재료에 대한 단편적이고 좁은 범위의 연구만을 하고 있어 고강도 콘크리트의 성능 극대화를 도모하지 못하고 있는 실정이다. In order to make up for these shortcomings, reinforcing materials such as headed bars, high-performance reinforcing bars, and FRP have been applied to concrete, and many studies have been conducted at home and abroad. On the other hand, studies on reinforcement materials are being actively conducted in foreign countries, and they are reaching the stage of application to real structures. However, in Korea, there are no studies on reinforcement materials. In addition, as the concrete strength increases, the reinforcing materials must also be improved to show the corresponding performance. There is no situation to maximize the performance of high-strength concrete.
특히 철근 콘크리트 플랫 플레이트 구조는 보가 없는 바닥구조의 단순화로 거푸집과 철근 공사의 단순화 및 시공의 시스템화를 통해 가장 빠른 공기를 달성할 수 있는 구조이다. 이러한 구조는 층고의 절감과 설비계획의 융통성, 그리고 처짐 제한 기준에 의한 슬래브 최소 두께의 확보, 고층간 소음 완화 등 거주성 측면에서도 우수한 장점을 지닌다. 그러나 이러한 구조는 기둥과 슬래브 접합부의 펀칭전단 파괴에 취약한 단점이 있다. 즉 도 1은 종래의 슬래브 기둥 접합부의 측단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 기둥 하중 등의 외부 하중은 상부 기둥(10)으로부터 슬래브(30)를 통하여 하부 기둥(20)으로 전달되므로, 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)과의 교차부에서 펀칭전단 파괴가 쉽게 일어나게 된다. In particular, the reinforced concrete flat plate structure is the structure that can achieve the fastest air by simplifying the formwork and reinforcement construction and systemizing the construction by simplifying the floor structure without beams. This structure has excellent advantages in terms of occupancy, such as reducing floor height, flexibility in facility planning, securing minimum slab thickness based on deflection limit criteria, and reducing noise between floors. However, this structure has the disadvantage of being vulnerable to the punching shear failure of the column and the slab joint. That is, Figure 1 is a side cross-sectional view of a conventional slab column joint, as shown in Figure 1 external loads such as column load is transferred from the
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 보강방법으로써 복잡한 형태의 전단보강재의 사용, 기둥 주위의 철근의 집중배근 등 다양한 연구가 존재하나 이는 비용을 증대시키고 시공성을 저하시키는 문제가 있다. 특히 기둥 주위에 철근을 집중 배근하는 방법의 경우, 구조물의 펀칭저항 성능은 개선시키지만 집중배근은 모든 구조물에서 시공성을 저하시키는 맹점으로 존재한다. 또한 철근 콘크리트를 사용한 모든 구조물에서 공통적으로 문제가 되고 있는 철근의 부식은 기둥-슬래브 접합부에서도 사용성 및 안전성을 저하시키게 되고, 구조물의 보수, 보강이 불가피한 결과를 낳게 된다.In order to solve this problem, there are various studies such as the use of a complex reinforcement of shear reinforcement, concentrated reinforcement of the reinforcement around the column as a conventional reinforcement method, but this has a problem of increasing the cost and deterioration of the workability. In particular, in the case of the concentrated reinforcement around the column, the punching resistance performance of the structure improves, but the concentrated reinforcement exists as a blind spot to reduce the workability in all structures. In addition, corrosion of reinforcing bars, which is a common problem in all structures using reinforced concrete, degrades usability and safety even at column-slab joints, resulting in inevitable repair and reinforcement of structures.
또한 철근의 부식은 전체 구조물의 내구성을 크게 저하시키며, 보수ㆍ보강 비용을 크게 증대시키므로 모든 철근 콘크리트 부재에 있어서 해결해야 하는 문제이다. 따라서 이와 같은 철근의 부식을 방지하기 위하여, 에폭시 도막 철근의 사용, 콘크리트 피복 두께의 증가 등의 방법이 사용되었다. 그러나 피복두께를 증가시키는 방법은 구조적인 측면에 있어서 자중 및 건설 비용을 증가시키고 에폭시 도막 철근을 하는 방법은 건설 비용의 증가는 미미하나 부착 강도의 감소라는 문제점 이외에 에폭시 코팅이 적절치 못할 경우 오히려 부식 문제가 더 증가하게 된다는 문제점이 발견되었다. 또한 초기 에폭시 코팅이 잘 이루어진 경우 시간이 지난 후에는 접착력을 잃어버리게 되며 에폭시가 더 이상 철근을 보호하지 못하고 철근의 부식을 유발하게 된다. 따라서 철근의 부식을 방지할 수 있는 신기술 개발은 건설 신기술과 더블어 큰 관심을 받고 있다.In addition, corrosion of the reinforcing bar significantly reduces the durability of the entire structure, and greatly increases the repair and reinforcement costs, which is a problem to be solved in all reinforced concrete members. Therefore, in order to prevent such corrosion of the reinforcing bars, methods such as the use of epoxy coating reinforcing bars and an increase in the concrete coating thickness have been used. However, the method of increasing the coating thickness increases the self-weight and construction costs in terms of structural aspects, and the method of reinforcing epoxy coating reinforces the construction cost, but the increase in the construction cost is small, but the corrosion problem is caused when the epoxy coating is not appropriate. The problem was found to increase further. In addition, if the initial epoxy coating is well done, the adhesive strength will be lost after some time, and the epoxy will no longer protect the reinforcing bar and cause corrosion of the bar. Therefore, the development of new technology that can prevent corrosion of reinforcing bars is receiving double attention from new construction technology.
따라서 본 발명의 목적은 펀칭전단 성능이 향상된 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a reinforcing structure of a slab column joint with improved punching shear performance.
본 발명의 다른 목적은 부식 저항 성능이 향상된 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a reinforcing structure of a slab column joint with improved corrosion resistance performance.
본 발명의 또 다른 목적은 비용이 감소되고 시공성이 향상된 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조를 제공하는 것이다. It is yet another object of the present invention to provide a reinforcing structure of a slab column joint with reduced cost and improved workability.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조는 슬래브(30) 및 상기 슬래브(30)의 상ㆍ하면의 동일 연직선상에 각각 위치하는 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)으로 이루어지고, 상기 슬래브(30)를 관통하며, 양단이 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20) 내부에 배근되는 다수의 종방향 철근(40), 상기 슬래브(30) 내부에 수평 방향으로 격자 형태로 배근되는 슬래브 철근(31) 및 상기 상부 기둥(10), 하부 기둥(20) 및 슬래브(30)에 각각 타설되어지는 콘크리트(50)로 구성되며, 상기 슬래브 철근(31)은 항복 강도가 550MPa 이상인 고성능 철근(32)임을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보 강 방법은 슬래브(30), 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)에 거푸집을 각각 설치하는 단계(S 10), 상기 슬래브(30)를 관통하도록 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)에 다수의 종방향 철근(40)을 배근하는 단계(S 20), 상기 슬래브(30) 내부에 수평 방향으로 격자 형태의 항복 강도가 550MPa 이상인 고성능 철근(32)을 배근하는 단계(S 30) 및 상기 슬래브(30), 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)에 콘크리트(50)를 타설하는 단계(S 40)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the reinforcing structure of the slab column joint according to the present invention is the
여기서, 상기 슬래브(30)에 타설되어지는 콘크리트(50)는 섬유 보강 콘크리트(51)이며, 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 강섬유 보강 콘크리트 또는 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트임을 특징으로 한다. 또한 상기 고성능 철근(32)은 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)과의 교차부 및 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 인접부(S)에만 배근됨을 특징으로 한다. 또한 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)과의 교차부 및 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 인접부(S)에만 타설되어짐을 특징으로 한다. 또한 상기 고성능 철근(32)은 7 내지 11%의 크롬 성분이 함유됨을 특징으로 한다.Here, the
본 발명에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조는 슬래브 내부에 고성능 철근이 배근되므로 펀칭전단 저항 성능이 향상되고, 특히 기둥과의 교차부 및 기둥 인접부에만 고성능 철근이 배근되더라도 펀칭전단 저항 성능이 향상되는 특징이 있 다. 또한 상기 고성능 철근은 크롬 성분이 함유되므로 부식 저항 성능이 향상되는 특징이 있다.The reinforcing structure of the slab column joint according to the present invention improves the punching shear resistance performance because the high-performance reinforcing bar is reinforced inside the slab, and in particular, the punching shear resistance performance is improved even if the high-performance reinforcing bar is reinforced only at the intersection with the column and the adjacent column. There is a characteristic. In addition, the high-performance rebar is characterized in that the corrosion resistance performance is improved because it contains a chromium component.
또한 본 발명에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조는 슬래브 내부에 강섬유 보강 콘크리트 또는 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트가 타설되므로 구조물 표면의 균열폭이 줄어들어 철근의 부식이 방지되고 결국 구조물의 내하 성능이 증가되는 특징이 있다. 특히 상기 강섬유 보강 콘크리트 또는 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트는 기둥과의 교차부 및 기둥 인접부에만 타설되더라도 철근의 부식이 방지되고 구조물의 내하 성능이 증가되는 특징이 있다. In addition, the reinforcing structure of the slab column joint according to the present invention is characterized in that the steel fiber reinforced concrete or polypropylene fiber reinforced concrete is placed in the slab, so that the crack width of the structure surface is reduced to prevent corrosion of the reinforcing steel and eventually increase the load-bearing performance of the structure . In particular, the steel fiber-reinforced concrete or polypropylene fiber-reinforced concrete is characterized in that the corrosion of the reinforcement is prevented and the load-bearing performance of the structure is increased even when placed only at the intersection with the column and adjacent to the column.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조를 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조의 절개 사시도이다. 설명의 편의를 위하여 종래 기술에서와 동일한 기능을 수행하는 부재에는 동일한 도면부호를 부여하였다.Hereinafter, the reinforcing structure of the slab column joint according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail. Figure 2 is a cutaway perspective view of the reinforcing structure of the slab column joint according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, the same reference numerals are given to members that perform the same functions as in the prior art.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조(A)는 상부 기둥(10), 하부 기둥(20) 및 슬래브(30)로 이루어지며, 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)은 상기 슬래브(30)의 상ㆍ하면의 동일 연직선상에 각각 위치하여 상기 슬래브(30)와 일체를 형성하게 된다.As shown in Figure 2, the reinforcing structure (A) of the slab column joint according to an embodiment of the present invention is composed of the
특히 상기 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조(A)는 다수의 종방향 철근(40), 슬래브 철근(31) 및 콘크리트(50)로 구성된다. 상기 종방향 철근(40)은 상기 상부 기둥(10), 하부 기둥(20) 및 슬래브(30)가 일체가 되도록, 상기 슬래브(30)를 관통하며, 양단이 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20) 내부에 배근되어진다. 상기 종방향 철근(40)은 도 2에 도시된 바와 같이 전체적으로 사각 형상이 되도록 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 내부에 배치되며, 통상적인 철근이 사용될 수 있으며, 4개 이상이 배치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 종방향 철근(40)의 결속 및 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 좌굴 방지를 위한 띠철근(41)이 배치된다.In particular, the reinforcing structure A of the slab column joint is composed of a plurality of
상기 슬래브 철근(31)은 상기 슬래브(30) 내부에 수평 방향으로 격자 형태로 배근되며, 도 2에 도시된 바와 같이 일단으로 배치될 수 있으며, 또한 상ㆍ하부에 각각 배근되도록 2단으로 배치될 수 있다. 특히 상기 슬래브 철근(31)은 항복 강도가 550MPa 이상인 고성능 철근(32)이며, 상기 항복 강도는 650MPa 이상인 것이 바람직하다. 상기 항복 강도가 550MPa 미만이면, 펀칭전단 저항 성능이 크게 향상되지 않게 된다.The
여기서, 상기 고성능 철근(32)의 사용으로 인한 본 발명에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조의 펀칭전단 저항 성능의 향상에 대하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 펀칭전단 성능 향상을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 슬래브 철근(31)으로 종래의 일반강도 철근 이 배근된 경우이고, 도 3b는 도 3a에 배근된 일반강도 철근과 동일한 철근비로 고성능 철근이 배근된 경우이며, 도 3c는 도 3a 및 도 3b에 배근된 철근의 철근비의 60%로 고성능 철근이 배근된 경우이다. 상기 일반강도 철근은 항복 강도 400MPa인 Grade60 철근이 사용되었고 상기 고성능 철근(32)은 항복강도가 690MPa인 고성능 철근이 사용되었다. 실험은 각 시험체를 UTM에 고정시킨 후 기둥 하중 및 슬래브 하중을 가하면서 상기 슬래브 철근(31)에 부착되어 있는 스트레인 게이지를 통하여 상기 슬래브 철근(31)의 변형률을 측정하면서 이루어졌다. 실험 결과, 동일한 철근비의 고성능 철근(32)이 배근된 도 3b의 경우, 일반강도 철근이 사용된 도 3a 보다 40% 정도의 강도 증진 효과를 보였으며, 60% 철근비의 고성능 철근을 배근한 도 3c의 경우, 적은 양의 철근 사용에도 불구하고 동일한 하중저항 성능을 보였다.Here, the improvement of the punching shear resistance performance of the reinforcing structure of the slab column joint according to the present invention due to the use of the high
또한 상기 고성능 철근(32)은 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)과의 교차부 및 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 인접부(S)에만 배근될 수 있다. 즉 상기 고성능 철근(32)은 상기 슬래브(30) 내부에 전체적으로 배근되는 경우뿐만 아니라 특정 부분에만 배근되어도 펀칭전단 저항 성능이 향상되게 된다. 따라서 상기 고성능 철근(32)은 시공성, 경제성 등을 고려하여 선택적으로 슬래브(30) 내부에 전체적으로 배근되거나 특정 부분에만 배근될 수 있다. 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 인접부(S)는 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 표면으로부터 상기 슬래브(30) 유효 깊이의 2배 내지 4배되는 부분까지를 의미하며, 상기 인접부(S)의 범위는 상기 슬래브(30) 유효 깊이의 2배 내지 3배 되는 부분까지인 것 이 바람직하다. 상기 인접부(S)의 범위가 너무 작으면 펀칭전단 저항 성능의 향상이 작아지게 된다.In addition, the high
또한 상기 고성능 철근(32)은 7 내지 11%의 크롬 성분이 함유되어 있다. 따라서 본 발명에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조(A)는 크롬 성분이 많이 함유되어 있는 고성능 철근(32)이 사용되므로, 일반 철근을 사용하는 경우보다 5배 이상 부식 저항 성능이 향상된다. 상기 고성능 철근(32)에 대한 촉진부식 시험을 시행한 결과, 고성능 철근(32)의 내식 성능은 일반 탄소강 철근의 임계 염화물 역치의 5 내지 6배임을 알 수 있었다. 고성능 철근(32)은 초기 부식을 늦출 뿐만 아니라 부식 발생 이후의 부식 속도를 늦추는 것에 있어서도 매우 저항이 큰 성질을 나타내었다. 즉 고성능 철근(32)은 일반 철근과 에폭시도막 철근과 다르게 최초 부식 발생 시간이 길 뿐 아니라 부식의 진행 속도가 상대적으로 느리며 따라서 전체 구조물에 손상이 발생하기까지 장시간이 소요될 것으로 판단된다. In addition, the high
또한 고성능 철근(32)은 재료 자체의 화학적 부식 저항성능이 뛰어나기 때문에 에폭시도막 철근과 같이 여타 처리가 필요한 철근에 비해 현장적용이 간단하다는 장점이 있다. 이에 대하여 상세히 살펴보면, 즉 고성능 철근(32)은 추가의 표면처리를 하지 않기 때문에 다음과 같은 이점을 갖는다. 첫째, 고성능 철근(32)은 부가적인 유지관리가 필요한 표면처리 철근과 다르게 보관방법과 현장여건에 따라 손상이 발생하지 않는다. 예를 들어 에폭시도막 철근의 경우 자외선에 직접적으로 노 출되지 않도록 보호하여야 하고, 스테인레스강 피복 철근의 경우 사용 환경에 따른 특수한 요구사항 등이 수반되지만 고성능 철근(32)은 재료 자체의 화학성분에 의해 부식에 저항하기 때문에 사용 환경에 영향을 받지 않는다. 둘째, 기존 일반철근에 적용되던 철근 변형 기술이 고성능 철근(32)에도 활용되기 때문에 신기술의 습득과 기계장비의 구입으로 인한 추가비용 지출이 발생하지 않는다. 반면에 에폭시도막, 스테인레스강 피복, 아연도금 철근 등 표면 처리철근은 절단이나 휨에 있어 부가적인 기술이나 장비가 필요하다.특히 스테인레스강 피복 철근은 부식에 대해 단부 보호 캡이 필요하며, 아연도금 철근의 경우 lap joint coupling이 요구된다. 셋째, 고성능 철근(32)은 표면이 매끈한 에폭시 도막 철근이나 날카로운 돌기를 갖는 아연도금 철근과 다르게 현장 배근에 있어서 특별한 관리가 요구되지 않는다.In addition, the high-
상기 콘크리트(50)는 상기 상부 기둥(10), 하부 기둥(20) 및 슬래브(30)에 각각 타설되어져 상기 상부 기둥(10), 하부 기둥(20) 및 슬래브(30)가 일체가 된다. 상기 콘크리트(50)는 상기 하부 기둥(20), 상부 기둥(10) 및 슬래브(30) 순으로 타설되어지는 것이 바람직하다. The concrete 50 is poured into the
또한 상기 슬래브(30)에 타설되어지는 콘크리트(50)는 섬유 보강 콘크리트(51)이며, 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 강섬유 보강 콘크리트 또는 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트인 것이 바람직하다. 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 두께 0.01mm 내지 0.05mm, 길이 20 내지 30mm의 강섬유 또는 폴리프로필렌섬유를 콘크리 트에 분산 혼입하여 만든 콘크리트로서 압축 및 인장 강도가 증대될 뿐만 아니라 내충격성, 내산성, 내알칼리성이 증대되는 특성이 있다. 즉 섬유의 첨가로 기본적으로 콘크리트의 인장강도, 휨강도, 에너지 흡수능력 등을 향상시켜 콘크리트의 취성파괴를 방지하고 연성파괴를 유도하며, 균열의 발생 및 진행이 억제하고 균열의 폭을 상당히 줄이게 된다. 따라서 강섬유 보강 콘크리트 및 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트의 사용으로 인하여, 본 발명에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조(A)는 펀칭전단 저항 성능이 추가로 향상되고 구조물 표면의 균열폭이 줄어들어 철근의 부식이 방지되고 결국 구조물의 내하 성능이 증가되게 된다. In addition, the concrete 50 to be poured on the
또한 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 상기 고성능 철근(32)과 동일하게, 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)과의 교차부 및 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 인접부(S)에만 타설되어질 수 있다. 즉 강섬유 보강 콘크리트 또는 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트는 상기 슬래브(30) 내부에 전체적으로 타설되는 경우뿐만 아니라 특정 부분에만 타설되어도 펀칭전단 저항 성능이 향상되고 부식저항 성능이 향상되게 된다. 따라서 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 시공성, 경제성 등을 고려하여 선택적으로 슬래브(30) 내부에 전체적으로 타설되거나 특정 부분에만 타설되어질 수 있다. 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 인접부(S)는 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 표면으로부터 상기 슬래브(30) 유효 깊이의 2배 내지 4배되는 부분까지를 의미하며, 상기 인접부(S)의 범위는 상기 슬래브(30) 유효 깊이의 2배 내지 3배 되는 부분까지인 것이 바람직하다. 상기 인접부(S)의 범위 가 너무 작으면 펀칭전단 저항 성능의 향상이 작아지게 되는 단점이 있다.In addition, the fiber-reinforced
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 방법을 설명하는 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 방법은 슬래브(30), 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)에 거푸집을 각각 설치하는 단계(S 10), 상기 슬래브(30)를 관통하도록 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)에 다수의 종방향 철근(40)을 배근하는 단계(S 20), 상기 슬래브(30) 내부에 수평 방향으로 격자 형태의 항복 강도가 550MPa 이상인 고성능 철근(32)을 배근하는 단계(S 30) 및 상기 슬래브(30), 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)에 콘크리트(50)를 타설하는 단계(S 40)를 포함한다.Next, the reinforcing method of the slab column joint according to an embodiment of the present invention will be described. Figure 4 is a flow chart illustrating a reinforcing method of the slab column joint according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 4, the method of reinforcing the slab column joint according to an embodiment of the present invention step of installing the formwork on the
상기 거푸집을 설치하는 단계(S 10)는 상기 슬래브(30), 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)에 각각 콘크리트(50) 타설을 위한 거푸집을 설치하는 단계로 강재 거푸집뿐만 아니라 목재 거푸집이 사용될 수 있다. 상기 종방향 철근(40)을 배근하는 단계(S 20)는 상기 종방향 철근(40)이 상기 슬래브(30)를 관통하며, 양단이 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)에 각각 위치하도록 배근하는 단계이다.Installing the formwork (S 10) is a step of installing the formwork for placing
상기 고성능 철근(32)을 배근하는 단계(S 30)는 상기 슬래브(10) 내부에 수평 방향으로 격자 형태가 되도록 슬래브 철근(31)을 배근하는 단계로서, 상기 고성 능 철근(32)은 항복 강도가 550MPa 이상이며, 항복 강도가 650MPa 이상인 것이 바람직하다. 상기 고성능 철근(32)의 항복강도가 550MPa 미만이면 펀칭전단 저항 성능이 크게 향상되지 않게 되는 문제가 발생한다. 또한 상기 고성능 철근(32)은 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(30)과의 교차부 및 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(30)의 인접부(S)에만 배근될 수 있다. 즉 상기 고성능 철근(32)은 상기 슬래브(10) 내부에 전체적으로 배근되는 경우뿐만 아니라 특정 부분에만 배근되어도 펀칭전단 저항 성능이 향상되게 된다. 따라서 상기 고성능 철근(32)은 시공성, 경제성 등을 고려하여 선택적으로 슬래브(10) 내부에 전체적으로 배근되거나 특정 부분에만 배근될 수 있다. Reinforcing the high-performance reinforcing bar 32 (S 30) is a step to reinforce the
상기 콘크리트(50)를 타설하는 단계(S 40)는 상기 슬래브(10), 상부 기둥(20) 및 하부 기둥(30)에 콘크리트(50)를 타설하여, 상기 슬래브(10), 상부 기둥(20) 및 하부 기둥(30)이 일체로 거동하도록 형성하는 단계로서, 하부 기둥(20), 슬래브(30) 및 상부 기둥(10) 순으로 타설될 수 있다. 또한 상기 슬래브(30)에 타설되는 콘크리트(50)는 섬유 보강 콘크리트(51)이며, 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 강섬유 보강 콘크리트 또는 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)과의 교차부 및 상기 상부 기둥(10) 및 하부 기둥(20)의 인접부(S)에만 타설될 수 있다. 즉 강섬유 보강 콘크리트 또는 폴리프로필렌섬유 보강 콘크리트는 상기 슬래브(30) 내부에 전체적으로 타설되는 경우뿐만 아니라 특정 부분에만 타설되어도 펀 칭전단 저항 성능이 향상되고 부식저항 성능이 향상되게 된다. 따라서 상기 섬유 보강 콘크리트(51)는 시공성, 경제성 등을 고려하여 선택적으로 슬래브(10) 내부에 전체적으로 타설되거나 특정 부분에만 타설되어질 수 있다.In the step of pouring the concrete 50 (S 40), the concrete 50 is poured into the
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 개재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above, the present invention has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art or those skilled in the art will have the invention described in the following claims. It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
도 1은 종래의 슬래브 기둥 접합부의 측단면도.1 is a side cross-sectional view of a conventional slab column joint.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조의 절개 사시도.Figure 2 is a cutaway perspective view of the reinforcing structure of the slab column joint according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 펀칭전단 성능 향상을 설명하기 위한 도면.3a to 3c is a view for explaining the punching shear performance improvement of the slab column joint according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래브 기둥 접합부의 보강 방법을 설명하는 순서도.Figure 4 is a flow chart illustrating a reinforcement method of the slab column joint according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
A: 슬래브 기둥 접합부의 보강 구조 S: 인접부A: Reinforcement structure of slab column joint S: Adjacent part
10: 상부 기둥 20: 하부 기둥10: upper pillar 20: lower pillar
30: 슬래브 31: 슬래브 철근30: slab 31: slab rebar
32: 고성능 철근 40: 종방향 철근32: high performance rebar 40: longitudinal rebar
50: 콘크리트 51: 섬유 보강 콘크리트50: concrete 51: fiber reinforced concrete
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