Shear resistance assessment of the Y-type perfobond rib shear connectors under repeated loadings

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 Y형 perfobond rib 전단연결재의 전단강도가 일방향 반복하중에 의해 감소하는 특성을 분석하였으며, 신뢰도 지수가 반영된 설계 잔류전단강도 추정 방법에 대하여 제안하였다. 반복하중 실험결과를 바탕으로 잔류전단강도와 에너지 소산량, 잔류 연성도를 추정하였으며, 관통철근의 종류에 따른 에너지 소산 특성에 대하여 분석하였다.
Y형 perfobond rib 전단연결재의 반복하중에 의한 설계 잔류전단강도 평가식을 정의하기 위하여 정적하중 및 반복하중 실험을 수행하였다. 잔류전단강도와 에너지 소산량, 연성도를 평가하였으며, 총 27개 시편을 제작하였고, 5종류의 관통철근의 종류를 설계변수로 설정하였다. 이 중 15개 시편은 정적하중 실험에 활용되었으며, 나머지 12개 시편은 반복하중 실험에 활용되었다. 반복하중의 강도는 총 4가지가 있으며, 정적하중 실험을 기반으로 설정되었다. 설정된 반복하중 크기는 35%에서 65%까지 10% 간격으로 설정하였다. 이러한 반복하중 크기를 이용하여 총 5가지 반복하중 조합을 통하여 반복하중 실험을 수행하였다.

반복하중이 작용 시 관통철근 종류에 따른 영향에 대하여 분석하였다. Y리브는 55% 하중 이하에서 철근 종류와 관계없이 전단하중을 주로 부담하는 것으로 나타났다. 게다가 65% 하중 이하에서는 철근의 종류에 따른 에너지 소산량 차이가 거의 없으며, 연성도도 철근 종류에 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
다양한 반복하중 조건에 따라 잔류전단강도와 에너지 소산량을 평가하였다. 반복하중의 강도가 커질수록 잔류전단강도는 감소하지만, 반복횟수는 잔류전단강도에 거의 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다. 1회 반복하중에 의한 에너지 소산량은 특정 주기부터 수렴하였으며, 65%의 최대반복하중이 재하되어도 5-10회 주기에서 수렴하는 것으로 나타났다.
Y형 perfobond rib 전단연결재의 잔류전단강도계수와 공칭 전단강도의 관계를 통하여 반복하중에 의한 잔류 전단강도 추정식을 제안하였다. 잔류전단강도계수는 반복하중 가력 횟수와 반복하중 1회에 의한 에너지 소산량을 이용하여 계산된다. 설계 잔류전단강도 평가식은 잔류전단강도와 에너지 소산량의 확률적 특성을 바탕으로 제안되었다. 공칭 잔류전단강도에 목표 신뢰도 지수가 반영되며, 설계용 감소계수를 통하여 설계 잔류전단강도를 계산하였다. 이를 바탕으로 목표 신뢰도 지수 별로 다양한 저항계수를 도출하였으며, 다양한 설계변수를 반영한 설계잔류전단강도를 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study analyzed that the shear strength of the Y-type perfobond rib shear connector deteriorated under one-directional repeated loadings, and suggested the method to estimate the design residual shear strength which considered the target reliability index. The experimental results obtained from repeated loading tests are utilized to estimate the residual shear strength, energy dissipation, and residual ductility. Moreover, the energy dissipation is evaluated depending on the transverse rebar types.
Monotonic loading tests and repeated loading tests are conducted to establish the design residual shear strength formula under repeated loads of the Y-type perfobond rib shear connector. The residual shear strength, energy dissipation and residual ductility are evaluated. A total of 27 specimens with five different design variables are tested in which fifteen specimens are for the monotonic loading tests and twelve specimens are for repeated loading tests. The intensities of repeated loads had four different loads which are selected based on monotonic push-out tests. The selected load levels ranged from 35% to 65% of the representative ultimate shear strength under a monotonic load. Five different repeated load types with 4 different intensities are applied.
The effects of the types of transverse rebars are analyzed under repeated loads. The Y-ribs mainly transferred the shear force under 55% of the ultimate shear strength regardless of transverse rebar types. Additionally, the rebar types rarely affected the energy dissipation under low intensity of repeated loads which is 65% of the ultimate shear strength, and also residual ductility.
The residual shear strength and energy dissipation are evaluated depending on various repeated load conditions. The residual shear strength decreased, given that the intensity of repeated loads increased, but the repeated number rarely affected the residual shear strength. The energy dissipation per repeated load converged after a certain cycle, and stabilized after 5–10 cycles, even with 65% of the ultimate shear strength, which is a relatively high level of the repeated loads.
A computational formula to estimate the residual shear strength after repeated loads is proposed based on the residual shear strength factor and nominal ultimate shear strength of the fresh Y-type perfobond rib shear connectors. The residual shear strength factor is computed using the number of repeated loads and amount of energy dissipation per cycle of the repeated load. The design residual shear strength formula is also proposed, based on the probabilistic characteristics of the residual shear strength and energy dissipation due to repeated loads. The design residual shear strength formula contained the reduction factor combined to the nominal residual shear strength to achieve the preassigned target reliability levels, and could be applied with various design variables.