연속후프로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 및 전단성능

Abstract

현행 구조설계기준인 KBC 2009 에서는 중간 및 특수 내진구조에 대한 배근상세 규정을 엄격히 강화하여 철근콘크리트 부재 및 접합부에 보다 많은 횡철근의 배치를 하도록 규정한다. 내진 등급에 따른 복잡한 철근상세로 인하여 철근콘크리트 공사기간이 늘어나고 있는데 이를 보완하기 위하여 이미 미국, 유럽 등 선진국에서는 현장조립형 횡철근을 대신하여 최근 코일철근(bar-in-coil)을 활용한 철근콘크리트 부재의 횡보강 상세(이하 연속후프)를 개발하였다. 연속후프는 기존 내진후프 대비 물량절감 및 공기단축 등의 이점이 있어 인건비 절감 및 시공품질 확보 면에서 혁신적인 횡철근 공법으로 인정받고 있다. 이에 최근 국내에서도 코일철근 생산 및 철근 절단/절곡이 가능한 자동화 설비를 도입하여 철근 손실을 줄이고, 현장 작업량 감소 및 공기 단축을 위한 노력을 시작하였다. 본 연구에서는 철근콘크리트 철근공사의 경쟁력 제고를 위해 개발된 연속후프를 중간 및 특수 모멘트 골조에 적용 가능한 시공법을 개발하고, 연속후프의 시공적 측면에서 발생 가능한 문제점이 구조성능에 미치는 영향을 실험을 통해 검증하였다. 개정된 KCI 2012의 완화된 고강도 철근 적용기준에 맞춰 단순보, 기둥 그리고 기초판 실험체를 제작하였다. 단순보 및 기초판은 단조가력 실험을 통해 하중재하능력, 변형능력 등의 전단성능을 평가하였고, 기둥은 압축력을 재하한 상태에서 반복가력 실험을 수행하여 하중재하능력, 변형능력, 에너지소산능력 등의 내진성능을 평가하였다. 단순보 및 기둥 실험 결과, 보 부재에서 약 12%, 기둥 부재에서 약 25% (다발철근 상세 시 60%) 의 물량을 절감하였음에도 기존 상세와 동등한 전단성능 및 내진성능을 확보하였고, 압접 또는 커플러이음으로부터 시공성 확보를 위한 주근과 연속후프간 최대 10mm 의 유격은 구조성능에 영향을 미치지 않았다. 기둥-기초판 접합부 실험에서는 연속후프 전단보강체가 단일가닥 갈고리보강 대비 연성능력이 우수한 것으로 나타났으며, KCI 2012에 따라 슬래브 또는 기초판 설계 시 현행 기준보다 많은 양의 횡보강이 요구되므로 선조립 방식의 연속후프 횡보강 상세는 시공성 면에서 이점이 있다고 판단된다. 추후 보-기둥 접합부, 기둥-슬래브 접합부, 내진 벽체 등에 대한 실험연구를 통해 구조성능을 입증한다면 철근콘크리트 부재 전 영역에 연속후프 횡보강 공법을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.