4.1.1 연결장치의 영향

Fig. 6및 Fig. 7은 각각 대표적인 실험체의 최종파괴 양상 및 실험종료후 띠철근 갈고리의 변형형상을 비교하여 나타낸 것이다. 28개 인발 실험체에 대한 실험결과로부터 클립형 연결장치의 길이와 개수에 따라 실험체의 균열진전 및 파괴양상을 구분할 만큼 큰 차이는 나타나지 않았다.

Fig. 6에 나타난 바와 같이 콘크리트 강도와 띠철근 직경 차이에 관계없이 단부 90도 갈고리에 클립형 연결장치로 결속하지 않은 실험체에서는 갈고리가 기둥의 외측으로 향하고 있어 충분한 구속이 이루어지지 않고 있음을 확인할 수 있었다.

그러나, 콘크리트 강도와 띠철근 직경 차이에 관계없이 클립형 연결장치를 단부 90도 갈고리의 띠철근에 적용한 경우, 실험 종료후 피복 콘크리트를 제거한 갈고리 변형형상은 135도 갈고리를 갖는 표준 상세와 유사한 변형형상을 유지하였다.

이상과 같은 각 실험체 최종파괴후 띠철근 갈고리의 변형형상에 대한 비교로부터 표준 갈고리 상세를 갖는 띠철근과 클립형 연결장치로 90도 갈고리를 결속한 띠철근은 대등한 정착파괴 특성을 확보하고 있는 것으로 판단된다.

Fig. 7. Crack patterns of specimens

4.1.2 콘크리트 압축강도와 띠철근 직경의 영향

일반적으로 건축물의 높이 및 경간에 따라 건축물의 수직부재인 기둥의 콘크리트 압축강도는 크게 좌우된다. 따라서, 이 연구에서는 보통강도 콘크리트로 압축강도 30MPa 및 고강도 콘크리트로 60MPa의 압축강도를 갖는 기둥에서 클립형 연결장치의 유효성을 평가하고자 하였다.

일반적인 콘크리트 균열양상은 Fig. 7과 같이 주근을 중심으로 아래에서 실험체 윗면으로 45도 균열이 발생하여 진전되면서 균열 폭이 커지고 피복 콘크리트가 삼각형 형태로 발전되면서 최종 탈락하는 양상을 보여주었다.

표준 갈고리 상세와 클립형 연결장치로 결속한 실험체에서는 초기 균열 양상과 균열진전 및 속도가 유사하였으나, 클립형 연결장치로 결속되지 않은 실험체는 균열이 빠르게 진전되었고, 균열폭이 커지는 속도도 빨랐다. 콘크리트 균열 양상에서 콘크리트의 강도 및 띠철근 직경 차이에 따른 영향을 정량화하는 데 의미있는 차이는 관찰되지 않았다.

콘크리트 강도와 띠철근 직경 차이에 관계없이 Fig. 8(b)와 같이 클립형 연결장치로 결속되지 않은 경우, 90도 갈고리의 콘크리트 파괴범위가 135도 갈고리의 파괴범위보다 각각의 실험변수엣 항상 넓고 컸다.

반면에 Fig. 8(c)와 Fig. 8(d)와 같이 단부 90도 갈고리에 클립형 연결장치로 결속한 경우, 표준 갈고리 상세에서 주근을 중심으로 135도 갈고리의 콘크리크 파괴 범위와 대칭하여 파괴되는 유사한 범위를 확인할 수 있었다.

Fig. 8. Crack patterns of specimens after failure

또한, 콘크리트 균열과 파괴양상에 가장 크게 영향을 미치는 것은 콘크리트 강도와 띠철근 직경의 차이보다 클립형 연결장치로 갈고리에 결속하는 경우와 결속하지 않는 경우인 것으로 평가할 수 있다.

4.2.1 연결장치의 영향

정착강도는 Fig. 9과 Table 3의 $P_{\max}$값에서 보는 바와 같이 단부 90도 갈고리에 클립형 연결장치로 결속하는 경우에 모두 표준 갈고리 상세보다 높게 나타났다. 모든 실험체에서 클립형 연결장치를 1개 결속하는 것보다 단부에 1개씩 양쪽에 클립형 연결장치를 모두 결속하는 실험체, 즉 2개의 클립형 연결장치를 사용하는 경우에서 일반적으로 강도가 높게 나타나는 경향을 보였다.

4.2.2 콘크리트 압축강도와 띠철근 직경의 영향

콘크리트 강도 및 띠철근의 직경 상승에 따라 비례적인 정착강도 상승을 보였다. 정착강도 상승의 효과는 30MPa 콘크리트 강도와 띠철근 직경 10mm인 경우가 가장 큰 상승효과를 보여주었다. 모든 실험체의 경우, 표준 갈고리 상세보다 단부 90도 갈고리에 클립형 연결장치로 결속한 실험체에서 보다 더 높은 정착강도값을 확인할 수 있었다.

이상의 실험결과로 보통강도 콘크리트와 고강도 콘크리트 띠철근 직경 10mm와 13mm 차이에 관계없이 단부 90도 갈고리에 클립형 연결장치로 결속하는 경우, 표준 갈고리 상세와 대등한 정착강도와 거동을 발휘할 수 있는 것으로 판단된다.

4.2.3 하중-띠철근 변형률 관계

Fig. 10은 하중과 변형게이지의 대표적 측정값을 나타내는 것이다. 표준 갈고리 상세인 양단 135도 갈고리의 변형은 Fig. 10(a)와 같이 각각의 두 띠철근이 모두 유사한 변형 거동 양상을 보인 반면 단부 90도 갈고리에 클립형 연결장치로 결속하지 않은 경우는 Fig. 10(b)에서 보는 바와 같이 135도 갈고리의 거동에 비해 90도 갈고리는 최대정착강도에 도달하고 피복 콘크리트가 탈락함과 동시에 바로 변형이 중단되어 135도 갈고리의 전체 변형률 1/2에도 미치지 못하는 수준에서 변형이 중단되었다.

Fig. 10. Load- strain relationships

Fig. 11. Stress-displacement relationships of tested specimens

반면에 Fig. 10(c)와 Fig. 10(d)에서와 같이 단부 90도 갈고리에 클립형 연결장치로 결속하는 경우 클립형 연결장치의 길이에 관계없이 135도 갈고리 거동과 유사한 변형 거동 양상을 보여주고 있다. 이는 90도 갈고리에 결속된 클립형 연결장치가 심부 콘크리트에 확고하게 정착되어 있음으로서 띠철근 변형을 충분히 보장하고 있기 때문이다.

실험결과에서의 정착강도값과 띠철근의 변형에 따른 정착거동 양상을 근거로 단부 90도 갈고리에 클립형 연결장치로 결속하는 방법은 표준 갈고리 상세의 양단 135도 정착성능과 대등한 성능을 발휘한다고 평가할 수 있다.