말뚝과 기초 간의 돌기를 갖는 연결재의 인발성능에 관한 성능 평가 :Evaluation on Pull-out Capacity of Ribbed Strip Plate Connecting Between Pile and Footing

진형규

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자료유형: 학위논문

저자정보: 진형규 (원광대학교, 원광대학교 일반대학원)

지도교수: 이용수

발행연도: 2017

저작권: 원광대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

말뚝과 기초 간의 돌기를 갖는 연결재의 인발성능에 관한 성능 평가

진형규 건축공학과 2017.01 학위논문

2016

말뚝과 기초 간의 아칭돌기를 갖는 연결재의 인발성능에 관한 성능 평가

진형규 , 이미향 , 김영호 외 1명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2016.10 학술대회자료

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건축·토목구조물에서 지반 지내력이 확보되지 않을 경우, 말뚝기초를 사용하여 각종 구조물을 최종적으로 지지하는 기초공법으로 매우 오래전부터 유용한 지정형식이다. 도로교시방서 및 구조물 기초설계기준에서는 철근을 사용하여 말뚝과 기초의 결합보강을 하는 방식을 사용하고 있다. 이 방법은 수직보강재로 이형철근 사용을 사용하여 이로 인해 철근의 정착길이 증가, 고장력볼트나 현장 용접접합, 강관 내부 걸림턱의 현장용접, 보강구의 중량 증가 등 작업성, 시공성 등의 문제가 발생한다. 문제점을 개선하고자 철근 대신 유공강판 전단연결재를 사용하여 문제를 개선하고자 한다. 유공강판 전단연결재는 콘크리트와의 부착력 증진시키는 이형철근의 마디와 리브를 대신하여 강판에 돌기를 형성하여 부착력을 증진시키는 전단연결재이다.
유공강판의 돌기형상에 따른 유한요소해석을 통하여 돌기 형상에 따른 최적 인발저항강도를 측정하고, 유한요소해석을 바탕으로 실물실험을 통해 속채움 콘크리트와 강관간의 합성거동을 확인하고, 전단보강 돌기의 유무, 다웰작용을 통한 폐쇄형 및 개방형 구멍 등이 인발거동에 미치는 영향을 확인하는 것이 목적이다.
유한요소해석결과, 쐐기형 돌기 전단연결재는 돌기부가 완전히 천공되어 돌기홈의 폭에 비례하여 단면손실이 발생하여 항복강도와 극한강도가 감소하였으며, 아치형 돌기 전단연결재는 아치부의 돌기가 변형이 진행되는 과정에서 순단면적 확보에 일부 기여함에 따라 쐐기형 돌기 전단연결재에 비해 다소 높은 항복강도와 극한강도를 보이는 것으로 나타났으나, 돌기 높이비가 약 1.75 이상일 때 평판 전단연결재 항복강도의 약 73% 정도, 극하강도는 돌기 높이비가 2.0을 넘으면 극한강도가 급격히 감소하였다.
실물실험결과, 유공강판 연결재를 적용한 경우 인발하중에 대한 강성이 약 2.2~2.5배 증가하는 것으로 나타났다. 유공강판 연결재의 관통홀 형상에 따른 강성차이는 미미하지만, 돌기형 유공강판 연결재 보강방법 실험체의 인발강성이 상대적으로 가장 우수한 것으로 나타났다. 유공강판의 돌기형상과 무관하게 모든 단순 유공강판 연결재를 적용한 실험체가 동일한 유효폭을 갖고 있지만, 원형 또는 개방형 유공강판 실험체는 관통홀에서 콘크리트 다웰의 전단지압강도와 강판 면에서 전단마찰저항으로 인발력에 저항하는 반면에, 전단 돌기형 전단보강 유공강판 연결재의 경우에는 강판 돌기의 쐐기효과에 의해 전단내력이 증가한 것으로 판단된다.

If the bearing capacity of soil is not secured in an architectural or civil structure, It is a basic design method which finally supports various structures by using pile foundation. In the standard design standards for highway bridges and structures, reinforcing bars are used to reinforce joints between piles and foundations. In the standard design standards for highway bridges and structures, reinforcing bars are used to reinforce joints between piles and foundations.
In this method, the use of deformed reinforcing bars as vertical stiffeners causes problems such as increase in the fixing length of reinforcing bars, field welding of high tensile strength bolts or field welds, field welding of steel pipe inner jaws, increase of weight of reinforcing bars, and workability. In order to solve the problem, the problem is solved by using a steel plate shear connector instead of steel. The shear connection of the steel plate is a shear connection material which improves the adhesion by forming protrusions on the steel plate instead of the bars and ribs of the deformed reinforcing bars to increase the adhesion with concrete.
Based on the finite element analysis, the composite behavior between the filled concrete and the steel pipe was confirmed through the finite element analysis and the shear reinforcement protrusion and the effect of the closed and open holes through the dowel action on the pull-out behavior.
As a result of the finite element analysis, the yield strength and the ultimate strength of the wedge - shaped protrusion shear connection material were reduced by forming the protrusion completely, resulting in a sectional loss in proportion to the width of the protrusion groove. The arched protrusion shear connection showed a somewhat higher yield strength and ultimate strength than the wedge-shaped protrusion shear connection part, as the protrusion of the arch part contributed to securing the net sectional area in the process of deformation. However, The ultimate strength was drastically reduced when the height ratio of protrusions exceeded 2.0.
As a result of the practical tests, the rigidity against the pull load increased 2.2 ~ 2.5 times when the steel plate joint material was applied. The difference of stiffness according to the shape of the through hole of the steel plate connection material is small, but the drawing stiffness of the test method of the connecting steel plate connection method is relatively excellent. The test specimens to which all the simple steel plate joints are applied have the same effective width irrespective of the projecting shape of the steel plate, The circular or open type steel plate specimens resist the pulling force of the concrete dowel through the through hole and the shear frictional resistance at the steel plate surface, whereas the shear projecting type shear reinforcing steel plate joint member exhibits shear effect It is judged that the history is increased.

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구의 목적 3
1.3 연구의 내용 및 범위 4
제 2 장 말뚝과 기초간의 결합설계 6
2.1 말뚝머리의 결합방법 6
2.2 강결합 방법 9
2.3 외국설계기준 13
2.4 국내설계기준 19
2.4.1 개요 19
2.4.2 도로교설계기준 분석 20
(a) 압입에 대한 검토 20
(b) 수평력에 대한 검토 22
(c) 가상철근 콘크리트 단면의 응력검토 23
2.5 머리보강 공법의 현황 27
제 3 장 유공강판 연결재의 돌기형상 해석 29
3.1 개요 29
3.1.1 해석계획 29
3.1.2 해석모델 30
3.2 연결재의 인장실험과 해석모델 평가 31
3.2.1 유공강판 연결재의 인장실험 31
3.2.2 해석결과 비교 32
3.3 돌기형상의 매개변수해석 33
3.3.1 쐐기돌기의 폭 변화에 대한 인장특성 33
3.3.2 아칭돌기의 높이 변화에 대한 인장특성 35
3.4 고찰 38
제 4 장 말뚝머리의 실물 인발실험 40
4.1 실험개요 및 방법 40
4.2 콘크리트 재료실험 42
4.3 인발실험 43
4.3.1 파괴유형 및 거동 43
4.3.2 하중-변위 및 하중-변형률 특성 44
4.4 고찰 47
제 5 장 결론 49

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