텐던커플러를 사용한 프리스트레스트 콘크리트 교량부재의 이음부 응력분포 특성

오병환,채성태,김병석,이만섭 한국콘크리트학회 2001 콘크리트학회논문집 Vol.13 No.1

최근 프리스트레스트 콘크리트 연속 교량은 다양한 공법에 의해 시공되어지고 있으며, 특히 세스먼트로 시공되는 ILM(Incremental Launching Method)과 MSS(Movable Scaffolding System) 공법을 사용하는 경우 교량 단면에서 시공이음이 발생하게 된다. 이러한 시공이음부에서 연속적인 트리스트레스 하중을 도입하기 위해서는 텐던을 겹침이음(overlapping)하거나 텐던 커플러를 사용하는 방법이 있다. 본 연구에서는 텐던 커플러를 사용한 프리스트레스트 콘크리트 교량 부재의 텐던 접속이음에 대한 응력 상태를 구명하고자 하였으며, 이를 위해 텐던의 커플링 효과를 고려한 실험과 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석 결과와 실험에서 얻은 접속이음부의 응력 상태는 비교적 잘 일치하는 것으로 잘 나타났으며, 텐던 커플러를 사용한 접속이음부의 응력 상태는 텐던 커플러를 사용하지 않은 경우에 비해 종방향 및 횡방향 응력 상태가 상당히 다르게 나타나고 있다. 특히 구조적으로 문제가 되는 종방향 압축응력은 접속이음부 주위에서 텐던의 접속 비율이 증가함에 따라 크게 감소하는 것으로 나타나고 있다. 이러한 텐던 접속이음부 주위에서의 종방향 압축 응력의 감소는 활하중, 온도하중 및 건조수축으로 인해 프리스트레스트 교량에 인장응력이 작용할 때 균열이 발생할 수 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서 얻은 텐던 접속이음부에서의 응력 상태는 향후 텐던 접속이음부의 구조 거동을 평가하고, 해석 및 설계에 유용한 기초 자료를 제시하고 있다. Recently, prestressed concrete(PSC) bridge structures with many repetitive spans have been widely constructed using the segmental construction method in many countries. In these segmentally constructed PSC bridges, there exist many construction joints which is required coupling of tendons or overlapping of tendons to introduce continuous prestress through several spans of bridges. The purpose of this paper is to investigate in detail the complicated stress distributions around the tendon coupled joints in prestressed concrete girders. To this end, a comprehensive experimental program has been set up and a series of specimens have been tested to identify the effects of tendon coupling. The present study indicates that the longitudinal and transverse stress distributions of PSC girders with tendon couplers are quite different from those of PSC girders without tendon couplers. It is seen that the longitudinal compressive stresses introduced by prestressing are greatly reduced around coupled joints according to tendon coupling ratios. The large reduction of compressive stresses around the coupled joints may cause deleterious cracking problems in PSC girder bridges due to tensile stresses arising from live loads, shrinkage and temperature effects. The analysis results by finite element method correlate very well with test results observed complex strain distributions of tendon coupled members. It is expected that the results of this paper will provide a good basis for realistic design guideline around tendon coupled joints in PSC girder bridges.

양방향 나사산 체결방식을 활용한 완전밀착형 커플러의 시공성 분석

박우열,홍성욱,양진국,고석화,안성훈 한국건축시공학회 2014 한국건축시공학회지 Vol.14 No.1

A tightened coupler with two way-threading is suggested to overcome the previous one-way threaded coupler. Theexperiment and a mock-up test were conducted to analyze the constructability of the suggested coupler. The aim of the mock-up test was to assemble the suggested coupler in horizontal rebar of mat footing and vertical rebar of semi-fabricated column bars. The method using the suggested coupler in semi-fabricated column bars is developed by analyzing the problem of fabricated column bars using the one-way threaded coupler. The result of the mock-up test showed that the time required to assemble the suggested coupler in the horizontal bars is shorter than it is for the one-way threaded coupler. In addition, the method using the suggested coupler in semi-fabricated column bars has advantages such as lower working loads, supporting safe work and strongly tightening the rebar. From these results, it is revealed that the suggested coupler is adequate to use in rebar work in terms of cost, quality and time. 본 연구에서는 기존의 일방향 나사산 커플러 이음을 개선한 양방향 나사산 체결방식을 활용한 완전밀착형 커플러를 제안하고 시공성을 분석하였다. 시공성을 분석하기위해 실물 실험 모형을 설치하여 실험하였다. 수평철근은매트기초의 수평철근을 대상으로 실험하였다. 수직철근의 경우 기존 선조립 커플러 이음 공법의 문제점을 분석하여 반조립 커플러 이음 공법을 제안한 후 적용하였다. 적용결과 수평철근의 경우 D25와 D29 모두 양방향 나사산 커플러 이음의 체결시간이 기존 커플러 이음보다 짧은것으로 나타났다. 수직철근은 반조립 형태로 배근할 경우기둥 주근 한 개를 약15초에 체결할 수 있는 것으로 나타났다. 기존 현장 조립 커플러 이음에 비해 쉽고 안전하게작업할 수 있고, 철근을 완전하게 밀착시킬 수 있기 때문에 품질 및 비용, 공기 측면에서 충분히 활용가능할 것으로 판단된다.

1축 인장시험을 통한 커플러가 철근 연성도에 미치는 영향 평가

우태련,이종한,정진환,정치영 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.1

Recently, various reinforced concrete joints have been used in reinforced concrete structures. Therefore, it is important to grasp the tensile properties of the spliced rebar. In this study, uniaxial tensile tests were conducted on Grade 60 D22(#7), D29(#9), and two kinds of couplers manufactured according to ASTM A615 standard for evaluating ductility of coupler joints. The strain was measured using an image processing method more accurate and capable of measuring at various points freely. As the result of uniaxial tensile test, it was possible to calculate the stress-strain relationship and the longitudinal strain distribution according to the stress stages and it was founded that the average strain becomes lower as more occupying the coupler joint portions in the same gauge length. In addition, the empirical equations are proposed to account for the effect of the length of the coupler on the ultimate strain and the rupture strain. 최근 철근 콘크리트 구조물에 다양한 철근 이음이 사용되고 있다. 이에 따라 커플러 이음 철근의 인장 특성에 대한 파악이 중요해졌다. 본 연구에서는 커플러 이음 철근의 연성도에 대한 평가를 위하여 ASTM A615 기준에 따라 생산된 Grade 60 D22(#7), D29(#9), 그리고 두 종류의 커플러를 상대로 1축 인장시험을 수행하였다. 보다 정확하고 다양한 지점에서 자유로운 계측이 가능한 이미지 프로세싱 방법을 사용하여 변형률을 계측하였다. 1축 인장시험 결과, 응력-변형률 관계와 응력 단계별 종방향 변형률 분포를 산출할 수 있었고, 이를 통하여 동일한 표점거리 내에서 커플러 이음 부분이 많이 차지할수록 평균변형률이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 또한 커플러 이음철근의 극한거동 및 파단 시 변형률에 대한 평가를 통해 커플러의 길이에 대한 한계상태변형률과 파단변형률과의 상관관계를 정식화하였다.

조임쇠 경사길이에 따른 체결식 커플러의 이음성능 평가

정현석,최창식 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.26 No.4

In this study, in order to improve the splice performance of mechanical couplers, two new mechanical couplers with different connection modes were developed with rebar(SD400). The stress analysis of mechanical couplers with two different connection modes was carried out. Uniaxial tensile tests were carried out with type of steel, connection mode and the slope length of internal fastener as variables to analyze the influence on the maximum tensile strength. Building upon this previous work, the specimens that met the code in uniaxial tensile test were fabricated and static loading test and cyclic loading test were performed on the basis of Korean code(KS D 0249). The results of this research are as follows; (1) The tensile strength of steel and the slope length of internal fasteners have a certain influence on the maximum tensile strength. (2) The connection mode has some influence on the stiffness, slip and stiffness reduction rate of the connecting rebars. The results verify the feasibility of the proposed enhanced mechanical coupler in the field. 본 연구에서는 기계식 커플러의 이음성능을 향상시키기 위해 다른 접합방식을 가진 두 가지의 새로운 커플러를 개발하였다. 두 가지 방식의 기계식 이음장치에 대하여 응력 해석을 수행하였다. 커플러의 재료특성, 접합방식, 내부 조임쇠의 경사길이를 변수로 최대 인장강도의 영향성을 분석하기 위해 일축인장시험을 수행하였다. 일축인장시험결과를 만족하는 시험체를 대상으로 KS D 0249에 의거하여 정적내력시험 및 반복하중 시험을 수행하였다. 이에 대한 연구결과는 다음과 같다. (1) 커플러의 인장강도와 내부 조임쇠의 경사길이는 최대 인장강도에 영향을 끼친다. (2) 연결 방식에 따라 접합된 철근의 강성, 슬립량, 강성감소율에 영향이 있다. 연구결과는 새롭게 제안된 향상된 기계식 이음장치의 현장 적용에 대한 가능성을 검증하였다.

커플러와 루프이음 방식을 적용한 프리캐스트 우각부 연결구조 성능 실험

이종순(J.S. Lee),이준경(J.K. Lee),이성형(S.H. Lee),노형민(H.M. Roh),김종현(C.H. Kim),신정열(J.R. Shin) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.10

지상고가 형식의 도시철도는 도시미관을 저해하고, 소음/진동 등의 영향으로 민원이 자주 발생한다. 또한 지하 20~30m에 시공되는 지하철은 공사비가 고가이고 긴 환승 시스템의 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하는 저심도 도시철도의 본선 구조체를 개착식 프리캐스트 모듈식 구조체로 적용하는 시공기술 개발을 위한 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 저비용 저심도 도시철도 시스템에 적용되는 우각부 연결구조에 대한 성능평가 목적으로 연구를 수행하였다. 실험 조건은 우각부 철근의 커플러 연결, 루프 연결구조를 고려하였다. 실험 결과, 강결연결 형태의 커플러 연결이 구조적 성능이 가장 우수하였으나, 시공 효율성을 고려한 루프 이음도 소요 성능을 만족함을 확인하였다. Recent study about near-surface urban transit is proposed to overcome uneconomical problem of underground subway. Development of construction technology using open-cut precast modular structure for main structure of the near-surface urban transit is under way. In this paper, performance test of corner rigid joint of the modular structure is carried out. Loop connection, and coupler connection is considered. As a result of the test, the structural performance of coupler connection is more advantageous. However, loop connection, considering effective construction, also satisfies the performance requirements.

철근 커플러이음의 시공품질 확인 현황 및 적정 시공품질 확인 방안

김주용,김진동,이영도,김광희 한국건축시공학회 2022 한국건축시공학회지 Vol.22 No.6

건물의 초고층화에 따라 구조재료의 강도 증가와 철근의 배근량이 증가할 뿐만 아니라 철근의 시공과정에서 적절한 이음방식의 사용이 필수적인 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 철근 커플러이음의 시공품질 확인실태를 전문가 설문을 통해 파악하고, 실제 현장 시공과 유사한 시험체에 대한 품질시험을 통해 적정 품질 확인방안을 제시하고자 한다. 시험결과 설문조사 결과에서 나온 품질확인 방법 중 커플러 조임방법과 상하 두 철근의 맞댐 정도 등이 시험체 강도에 영향을 주지 않는다는결과를 얻었다. 따라서 철근과 커플러의 나사산 개수를 계산치보다 여유를 두고 제작하고, 현장 시공시 나사산이 완전히 조립되었는지 확인하는 것이 적절한 커플러 품질 확인방법으로 사료된다.

Up-Set Coupler 이음철근의 인장특성에 대한 실험적 연구

심종성,박철우,강태성,김태수 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.12 No.5

구조물이 초고층화, 대형화 되어감에 따라 철근의 이음방법에 대한 필요성이 증대되고 있다. 현재 일반적으로 건설현장에서는 겹이음을 많이 사용하고 있으나 굵은 직경을 사용한 구조부재의 경우 겹이음 사용 시 피복두께 확보의 어려움으로 부착파괴 및 접합부의 복잡한 배근으로 인한 콘크리트 타설의 시공성 저하 등이 문제가 되고 있다. 또한 압접이음은 철근의 단부를 국부적으로 가열하여 접합하는 방식으로 압접 후 철근의 취약부분이 발생할 수 있으므로 시공현장에서의 철저한 품질관리가 요구되는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고자 새로운 개념의 Up-set Coupler를 적용하였다. 본 연구에서는 기계적 이음방법 중 철근 선조립공법이나 고강도, 대직경의 철근을 사용하는 PSC구조물의 접합부에서 주로 사용되는 대표적인 이음방법인 Screw Coupler와 Up-set Coupler, 그리고 이음이 없는 철근을 사용하여 각각의 인장특성과 사용성을 실험적으로 연구하고자 한다. As structures are getting super-rise and large-sized, introducing the construction methods such as prefabrication of bar-meshes and complex method are being actively discussed to pursue the high quality of reinforced concrete, the simplification of field works, and the reduction of duration, as well as the study on how to connect reinforcing rods, which occurs while applying the same methods, is in progress Also, the pressure welded joint is a kind of method that heats the ends of reinforced bars locally and joint them, and after the pressure welding, the vulnerable part in the reinforced bar occur. Thus, in the construction field, the throughout quality control is necessary because of the delayed duration and the lowered construct ability. In this study, of the traditional lap splice method and the mechanical splice one, the screw coupler, we tried to look into through experiments the prefabrication method of bar-meshes, a typical joint method usually used for the joint parts for PSC structures applying the reinforced bar with its big diameter, and a newly-developed up-set coupler method. And we also examined the characteristic of tensile.

철근 커플러이음의 시공현황 및 개선방안에 관한 연구

김희주 ( Kim Hee-ju ),정서희 ( Jeong Seo-hee ),박민영 ( Park Min-young ),이영도 ( Lee Young-do ),김광희 ( Kim Gwang-hee ) 한국건축시공학회 2022 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.22 No.1

In order to achieve structural performance such as rebar clear spacing in the reinforced concrete structure construction, coupler splicing joints are becoming common. To confirm the performance of rebar splicing joints, quality verification is being carried out through coupler specimen tests. However, it can be said that the required performance is reached only when the actual construction in the field is constructed under the same conditions as the coupler splicing joint specimen. Therefore, the problems and solutions of the coupler splicing joint construction of the actual field was investigated in this study.

커플러 상세에 의한 기계적 이음장치의 성능 평가

정현석(Jung, Hyun-Suk),최창식(Choi, Chang-Sik) 대한건축학회 2022 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.42 No.2

커플러 조임쇠 형식에 따른 기계적 이음장치의 인장성능 평가

정현석(Jung, Hyun-Suk),최창식(Choi, Chang-Sik) 대한건축학회 2022 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.42 No.1