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ISSN : 2093-5145(Print)
ISSN : 2288-0232(Online)
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures Vol.10 No.6 pp.103-112
DOI : https://doi.org/10.11004/kosacs.2019.10.6.103

An Experimental Study on compressive strength and stiffness for Recycled Aggregate Concrete Filled Circular Columns under cyclic axial load

Yoon JungHwan1,Choi WonHo2,Lee Taehun3,Kim Sunhee4, Choi Sungmo5
1Master Course, Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea
2Staff, 3DS Structural Engineering, Seoul, Korea
3Master Course, Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea
4Research Professor, Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea
5Professor, Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea
Corresponding author: Choi, Sungmo Department of Architetural Engineering, University of Seoul, 163, Seoulsiripdaero, Dongdaemun-gu, Seoul, Korea. Tel: +82-2-6490-2759 Fax: +82-2-6490-2749, E-mail: smc@uos.ac.kr
November 25, 2019 November 30, 2019 November 30, 2019

Abstract


As the supply and demand of aggregate is getting worse day by day due to a lack of natural aggregate, social interest in recyclable materials is increasing. In Korea, however, research data on recycled aggregate and the actual use of them are very insufficient. In this paper, the compressive strength was assessed by extracting the mixing ratio, which replaces the entire amount of recycled aggregate in the guide mix of Remicon used in the field, and by filling the recycled aggregate concrete inside the circular steel tube, the composite column of recycled aggregate concrete was compared with the internal force reflecting the design formula of domestic and overseas, and the results were obtained that it was deemed suitable for use as a structural component. In addition, it is confirmed that the concrete strength inside the steel tube increases slightly due to the concrete binding effect of the steel tube.



반복축하중을 받는 순환골재 콘크리트충전 원형 CFT기둥의 압축강도 및 강성에 관한 실험적 연구

윤정환1,최원호2,이태훈3,김선희4,최성모5
서울시립대학교 건축공학과 석사과정1, 쓰리디엔지니어링 사원2, 서울시립대학교 건축공학과 석사과정3,서울시립대학교 건축공학부 연구교수4, 서울시립대학교 건축학부 교수5

초록


천연골재의 부족으로 골재 수급이 날이 갈수록 심각해지면서 재활용 가능한 재료에 대한 사회적 관심이 높아지고 있 다. 하지만 국내에서는 선진외국에 비해 순환골재에 대한 연구데이터와 그를 사용한 현장 적용실정이 매우 부족한 실정이다. 본 논문에서는 현장에서 사용하는 레미콘 사의 가이드 배합에 순환골재를 전량 치환하는 배합비를 추출하여 압축강도를 평가하였 고 추출된 배합비의 순환골재 콘크리트를 원형강관 내부에 충전하여 순환골재콘크리트충전 합성기둥이 국내ㆍ국외 설계식을 반 영한 내력과 비교하여 구조부재로써 사용이 적합하다고 사료되는 결과를 얻었다. 또한, 강관의 콘크리트 구속효과로 인해 강관 내부의 콘크리트 강도가 미세하게 증가함을 확인하였다.



    1. 서 론

    1.1 연구 배경 및 목적

    재개발, 재건축 같은 사회적 요인과 건물의 기능 저 하에 따른 준공 30년 이상 된 구조물의 철거 및 해 체로 인하여 건설폐기물의 발생이 증가하고 있는 실 태이다. 또한 천연골재의 부족으로 골재 수급이 날 이 갈수록 심각해지면서 국가 자원의 절약과 환경보 전의 관점에서 재활용 가능한 재료에 대한 사회적 관심이 증대 되고 있다. 하지만 국내에서는 선진 외 국에 비해 순환골재에 대한 연구 데이터와 그를 사 용한 현장 적용실적이 매우 부족한 실정이다.

    본 논문에서는 국내에서 생산되는 순환 잔골재와 굵은골재를 현장에서 사용되는 레미콘 사의 가이드 배합에 전량 치환하는 배합비를 추출하여, 압축강도 와 강관충전용으로써의 적합성을 평가하고자 한다. 그리고 추출된 배합비의 순환골재 콘크리트를 원형 강관 내부에 충전하여 폭두께비를 변수로 설정하고, 내부 골재의 종류와 콘크리트의 압축강도에 따른 구 조성능을 평가하고자 한다. 설계식으로 산출된 예상 내력과 실험체 내력을 비교하여 내력성능을 평가하 고 콘크리트 구속효과에 각 변수들이 미치는 영향에 대해 분석하여 순환골재콘크리트충전 합성기둥이 구 조부재로써의 사용이 적합한지 평가하고자 한다.

    1.2 선행연구분석

    국내에서는 2003년 건설폐기물 재활용 촉진을 위한 법이 제정됨으로써 재활용 용도별 순환골재 품질기 준을 확보하고자 하였다. 또한 순환골재가 다른 재 료와 마찬가지로 KS가 규격화됨으로써 KS F 2573이 만들어졌으며, 콘크리트 표준시방서에 순환골재 콘 크리트(11장, 2009)가 추가로 삽입되어 순환골재를 콘크리트용 재료로써 재활용하기 위한 연구논문들을 확인할 수 있다.

    Chen et al. (2014)는 기둥의 직경을 달리하여 구 속계수 설정, 순환골재 치환율에 따른 RCFT에 대한 영향을 실험을 통해 분석을 분석한 결과 CFT와 RCFT의 가력과정은 유사했음을 확인했다. 순환골재 치환율이 큰 실험체들이 직경비가 커질수록 최대응 력도 커지고 변형률은 반대로 줄어듬을 확인했다. 또한 RCFT의 응력-변형률 곡선의 계산식 제안했으 며 실험값과 유사함을 검증하였다.

    본 연구에서는 국내에서 생산되는 순환잔골재와 굵은골재를 레미콘사의 가이드 배합에 전량 치환한 배합비의 순환골재콘크리트를 원형 강관 내부에 충 전하여 폭두께비를 변수로 설정하고, 내부 골재의 종류와 콘크리트의 압축강도에 따라 RCFT 기둥의 구조성능을 평가하고자 한다.

    2. 원형 CFT 기둥의 내력식 및 순환골재 콘크리트의 구속효과

    2가지 이상의 다른 재료를 복합하여 각각의 재료가 가지고 있는 특성으로 전체적인 성능을 향상시키는 합성구조는 각 나라에 따라 설계지침이 규정되어 있 다. Table 1에 국내외(KBC, AISC)의 합성부재의 재 료적인 적용범위를 정리하였다. 또한, 국내외 합성부 재 설계의 적용범위는 모두 일반콘크리트 합성기둥 을 대상으로 하고 있어, 순환골재 콘크리트의 합성 구조에 대한 설계규준은 별도로 존재하지 않는다.

    2.1 KBC(Korea Building Code) 2016

    앞서 말했듯이 국내에는 순환골재 콘크리트를 채운 CFT에 대한 내력식은 현재 구분되어 존재하지 않는 다. 따라서 내력평가는 일반 콘크리트충전 강관기둥 의 내력식을 사용하여 압축재의 폭두께비를 기준으 로 콤팩트단면은 식(1), 논콤팩트단면은 식(2), 세장 단면은 식(3)과 같이 정리할 수 있다. 실험결과 분석 을 통해 순환골재 콘크리트충전 CFT기둥의 압축내 력을 확인하고, 일반콘크리트 내력식으로 평가하는 것이 적절한지 판단하고자 한다. 또한, 국내 CFT의 내력평가식에 적용된 콘크리트에 대한 원형강관의 횡구속효과에 따른 콘크리트의 강도저감계수를 식 (1-1), (2-1), (3-1)으로 표기하였다.

    P n o = P P p = F y A s + F y r A s r + C 2 f c k A c
    (1)

    C 2 : 0.85 ( 1 + 1.56 f y t D c f c k ) D c = D 2 t 0.85 ( 1 + 1.56 f y t D c f c k )
    (1-1)

    P n o = P p ( P p P y ) ( ( λ λ p ) 2 ( λ r λ p ) 2 ) P y = F y A s + 0.7 f c k ( A c + A s r E s / E c )
    (2)

    0.85 ( 1 + 1.56 f y t D c f c k ) [ ( 1 + 1.56 f y t D c f c k ) 0.85 0.7 ( λ λ p ) 2 ( λ r λ p ) 2 ]
    (2-1)

    P n o = F c r A s + 0.7 f c k ( A c + A s r E s / E c )
    (3)

    F c r : 0.72 / F y [ ( D / t ) ( F y / E s ) ] 2 0.7
    (3-1)

    • Pno = 세장비를 고려하지 않은 합성기둥의 압축강도

    • As=강재의 단면적(mm2 )

    • Asr=연속된 길이방향철근의 단면적(mm2 )

    • Ac=콘크리트 단면적(mm2 )

    • Fy=강재의 설계기준항복강도(MPa)

    • Fyr=연속된 길이방향철근의 설계기준항복강도(MPa)

    • fck= 콘크리트의 설계기준압축강도(MPa)

    • Es=강재의 탄성계수(MPa)

    • Ec =콘크리트의 탄성계수(MPa)

    • D = 원형강관의 직경(mm)

    • t =강관의 두께(mm)

    2.2 AISC(American Institute of Steel Construction) 360-10

    KBC2016과 마찬가지로 AISC 360-10 또한 압축재의 폭두께비를 콤팩트. 논-콤팩트, 슬렌더로 나누어 내 력식을 세 가지로 구분하고 있다. 이때 콘크리트 강 도저감계수를 0.95를 사용하고 있다. 조밀단면의 식 (4), 비조밀단면의 식(5), 세장단면의 식(6)과 같다. 국외 CFT의 내력평가식에 적용된 콘크리트에 대한 원형강관의 횡구속효과에 따른 콘크리트의 강도저감 계수를 식(4-1), (5-1), (6-1)으로 표기하였다.

    P n o = F y A s + C 2 f c ( A c + A s r E s E c )
    (4)

    C 2 : 0.95 0.95
    (4-1)

    P n o = P p ( P p P y ) ( ( λ λ p ) 2 ( λ r λ p ) 2 )
    (5)

    P y = F y A s + 0.7 f c k ( A c + A s r E s / E c ) 0.95 ( 0.25 [ ( λ λ p ) 2 ( λ r λ p ) 2 ] )
    (5-1)

    P n o = F c r A s + 0.7 f c k ( A c + A s r E s / E c )
    (6)

    F c r : 0.72 / F y [ ( D / t ) ( F y / E s ) ] 2 0.7
    (6-1)

    2.3 충전강관용 순환골재 콘크리트의 구속효과

    콘크리트가 강관 내부에 충전된 CFT기둥에 중심 축 하중이 재하 될 때 강관과 콘크리트에 하중이 동시 에 가해지면 초기에는 구속효과가 발휘되지 않는다. 이는 콘크리트 코어와 강관의 포아송비 차이 때문으 로 강재의 포아송비 (ν = 0.27) 가 콘크리트의 포아송 비 (ν = 0.17 ∼ 0.23) 보다 크기 때문에 내부의 콘크리트 가 덜 팽창되기 때문이다. 그러나 하중이 계속 증가 될 경우 콘크리트의 횡방향으로의 팽창이 강재의 변 형도에 이르게 되어 강관에서 인장력이 발생되면 내 부 코어 콘크리트가 억제되는 반지름 방향의 압력이 발생한다. Fig. 1은 기둥이 축 방향으로 압축될 때 거동을 나타내는 그림이다. 기둥에 압축력이 가해질 때 축 변위가 발생하며 횡방향을 퍼지는 현상을 보 인다. 강관으로 구속된 콘크리트의 구속효과를 확인 하는 방법으로는 강관 내부 콘크리트의 강도 상승 비율을 확인하는 것이다.

    순환골재 콘크리트도 강관 내부에서의 구속효과 를 확인하는 방법으로 일반골재 콘크리트와 동일한 방법을 적용한다. 콘크리트의 포아송비는 콘크리트 가 가지는 탄성계수에 영향을 크게 받는다. Table 4. 의 본 실험결과와 같이 순환골재 콘크리트는 일반골 재 콘크리트보다 같은 압축강도 대비 20∼25% 낮은 탄성계수를 가지고 있기 때문에 같은 하중을 받을 때 더 큰 변형률을 가지게 된다. 이는 순환골재 생 산 중 파쇄과정을 거치면서 골재 내부에 생긴 미세 한 균열로 인하여 같은 응력 대비 더 큰 변형률로 작은 탄성계수를 나타내는 것이다. 작은 탄성계수의 결과로 강재 면에 더 빨리 도달하게 하며 콘크리트 가 받을 수 있는 구속효과의 크기에도 영향을 줄 수 있다.

    따라서 국내 순환골재의 구조적인 특성이 강관 내부에서 순환골재 콘크리트의 구속효과에 미치는 영향을 검증하고자 한다.

    3. 순환골재 콘크리트 충전 원형 CFT 기둥의 반복축하중 가력실험

    3.1 순환골재 콘크리트의 배합 계획

    본 연구에서는 굵은 골재와 잔골재를 실제 공장에서 사용되는 순환 굵은골재와 순환 잔골재를 사용하여 배합시험을 진행하였다. 배합은 실제 레미콘 현장에 서 사용되는 레미콘 배합을 바탕으로 일반골재를 순 환골재로 100% 치환한 공장설비기준의 가이드배합 을 사용하였다. 설계기준압축강도 50㎫와 60㎫에 해 당되는 배합비를 찾기 위해 분체의 양을 변수로 하 여 Table 2.에 나타낸 바와 같이 계획하였다. 또한 경제성을 고려하여 실리카 퓸을 실리카 파우더로 대 체하여 배합표를 계획하였다. 순환골재의 낮은 밀도, 높은 흡수율, 이물질 등의 이유로 콘크리트 압축강 도 저하가 추정되나 국내 레미콘 사 가이드배합의 순환골재콘크리트 압축강도를 확인하고자 배합실험 을 진행하였다.

    3.2 실험 계획

    순환골재 콘크리트충전 강관기둥의 구조성능 및 거 동과 콘크리트의 구속효과를 평가하고자 골재종류, 콘크리트 강도, 판폭두께비(D/t)를 변수로 단주실험체 12개를 제작하였다. Table 3에 실험체 리스트를 정리 하여 각 실험체의 변수를 설명하였다. 기둥의 높이 는 기둥 폭의 3배인 600㎜로 하였다. 무충전 실험체 3개에 한하여 단조중심압축을 하였고, 나머지 콘크 리트충전 실험체들은 반복중심압축을 진행하였다.

    3.3 실험체 가력방법

    하중가력은 Fig. 2와 같이 5,000kN급 UTM를 사용하 여 0.02 (mm/s)의 가력속도로 Fig. 3과 같이 반복가 력 하였으며 초기에는 3㎜ 변위까지 가력 후 0점으 로 이동시키고, 다시 3㎜까지 가력 하는 방법으로 가력범위 별 Step당 3회 Cycle을 실시하여 총 7개의 Cycle을 계획하여 실시하였다. 가력 중 압축강도가 예상내력의 50% 이하가 될 때 반복가력을 정지하고 실험체가 파괴될 때까지 단조가력 하였다.

    3.4 게이지 및 LVDT 위치

    실험체의 거동을 평가하기 위하여 Fig. 4와 같이 실 험체 1개당 게이지 8개와 변위계(LVDT) 2개를 설치 하였다. 게이지는 강관면의 원주방향의 변형률과 축 력방향의 변형률을 분석하기 위하여 실험체 중간 높 이에 수직방향 4개, 수평방향 4개로 총 8개의 게이 지를 부착하였다. 변위측정은 횡변위를 측정하기 위 해 길이방향의 중앙부 지점에 수평방향 변위계 2개 를 설치하였다. 기둥 상, 하부에 국부좌굴의 발생을 막기 위하여 hoop 방향으로 폴리에스테르 FRP를 보 강하였다.

    4. 실험결과

    4.1 순환골재콘크리트의 압축강도

    KS F 2405규정에 의거해 콘크리트의 압축강도 실험 을 수행하였다. 일반골재 배합의 경우 공시체 압축 시험 결과가 설계강도인 50㎫보다 큰 53.47㎫가 발 현되어 7% 큰 강도가 발현되었다. 순환골재 배합의 경우 분체량 500kg/m3 에 해당하는 설계강도 50㎫의 배합은 46.09㎫로 약 7.82% 낮은 강도가, 분체량 600kg/m3 에 해당하는 설계강도60㎫는 53.76㎫로 약 10.4% 낮은 강도가 발현되었다. 순환골재 배합들의 경우 일반골재 콘크리트에 비해 강도가 다소 낮게 발현되었는데 이는 순환 골재표면에 붙어있는 모르 타르에 의한 것으로 판단된다.

    실험으로 구하여진 탄성계수는 압축강도와 마찬 가지로 Table 4.에 나타나 있으며 일반골재 50㎫ 배 합의 경우 29765㎫, 순환골재 50㎫ 배합의 경우 24164㎫, 순환골재 60MPa의 경우 27644㎫ 로 확인하 였다. 같은 설계기준강도 대비 순환골재 콘크리트가 일반골재 콘크리트보다 23% 낮은 탄성계수를 나타 내는 것으로 확인하였다.

    4.2 재료실험 결과

    실험체에 사용된 강재의 기계적 성질을 파악하기 위 해 KS B 0801의 금속재료 인장시험편에 따라 실험 에 사용되는 강관과 동일한 종류의 강판에서 강재시 편을 3개씩 절취하여 확보하였다. 본 시험은 제작된 시험편에 대하여 5호의 금속재료 인장시편 시험 방 법에 따라 각 시험편 표면에 변형률 Strain Gauge를 부착하고 이들의 평균값으로 응력-변형도를 파악하 였다. 각 시험편을 평균하여 항복강도, 인장강도, 연 신율을 Table 5.에 나타내었다.

    4.3 하중 및 변위

    실험체의 하중-변위 관계를 Fig. 5 에 나타내었으며 KBC2016과 AISC360-10 의 내력식으로 구한 예상내 력을 함께 나타내었다.C40N50, C40R50, C60N50은 국내 내력식으로 구한 예상내력에 못 미치는 거동을 보였다. 최대내력은 모든 실험체가 국부좌굴이 발생 한 Cycle에서 도달한 것을 확인할 수 있었다.

    4.4 최대내력과 강성

    각 실험체의 초기강성은 Table 6.과 같으며 강성은 최대내력의 1/3까지의 변위로 평가하였다. 콘크리트 압축강도와 강재 항복강도는 소재시험을 통해 얻을 결과로 최대내력을 계산하였다.

    4.5 Failure Mode

    실험체 파괴형상은 콘크리트 충전유무에 따라 다르 다. 무충전 강관기둥은 Fig. 6과 같이 좌굴이 나타나 며 좌굴 발생 이후에 내력이 급격히 감소되며 파괴 되었다. 충전된 강관기둥은 Fig. 6과 같이 실험체가 최대내력에 도달한 이후 국부좌굴이 발생되었다.

    모든 실험체의 상하부에 국부좌굴이 주로 발생되 었고 주로 6∼7번째 Cycle에서 초기 국부좌굴이 발 생되었다. 좌굴 발생 이후 하중을 계속 받으면서 실 험체에 변형이 크게 생긴 이후 강관 용접면이 벌어 지면서 내부 콘크리트가 쏟아져 나왔다.

    판폭두께비 변수에 따른 파괴모드를 확인한 결 과, 판폭두께비가 작은 실험체가 큰 실험체보다 변 형이 미세하게 많이 발생한 것을 알 수 있었다.

    골재 종류를 변수로 한 파괴모드를 확인한 결과, 내부 콘크리트의 골재 종류에 따라서도 다른 파괴모 드를 나타내었다. 순환골재 콘크리트를 채운 실험체 가 일반골재 콘크리트를 채운 실험체보다 평균적으 로 1Cycle 앞서 국부좌굴이 발생된 것을 확인하였다

    콘크리트 강도를 변수로 한 파괴모드를 확인한 결과, 내부 순환골재 콘크리트의 강도차이는 파괴모 드에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 확인하였다.

    5. 분석 및 고찰

    5.1 순환골재콘크리트 충전 원형 CFT기둥의 최대내력 분석

    전체 실험체는 골재의 종류, 콘크리트 강도, 판폭두 께비에 따라 총 12개의 실험체 대해 실험적 연구를 수행하였으며 Table 7.과 같은 결과를 얻었다. Fig. 7 과 Fig. 8는 실험체의 최대내력, KBC2016, AISC 360-10 의 설계식으로 구한 예상내력과 최대내력과 의 비율을 나타내고 있다. 설계식에 적용한 콘크리 트 압축강도와 강재 항복강도는 소재시험을 통해 얻 을 결과를 반영하여 계산하였다.

    판폭두께비를 변수로 한 내력 차이 분석 결과, 최대내력과 예상내력의 비율을 비교하였을 때 KBC2016보다 AISC 360-10에 더 일정한 경향을 나타 내는 것을 확인하였다. 특히 조밀단면에서 설계식의 콘크리트계수는 KBC2016보다 AISC 360-10이 더 보 수적으로 사용하는 것을 확인하였다.

    5.2 순환골재콘크리트의 구속효과

    Fig. 9은 서로 다른 판폭두께비를 가진 실험체의 최 종 가력 과정동안 강관의 중앙부 최 외단면에 부착 된 Strain Gauge로 측정된 수직방향의 변형률 (s·υ)에 대해 측정된 원주방향의 변형률 (s·c)의 비율을 나타 낸다. 동일한 방법으로 빈 강관에 동일한 위치에 게 이지를 부착하여 강관 내부에 콘크리트가 채워져 있 지 않을 경우의 수직 변형에 대한 수평 변형의 비율 을 Fig. 10에 함께 반영하였다.

    골재의 종류에 따른 구속효과 차이를 분석한 결 과, Fig. 10에 나타낸 바와 같이 일반골재 실험체와 순환골재 실험체를 비교하였을 때 순환골재 실험체 가 초기 가력단계(압축변형률 0∼0.001)부터 큰 기울 기 값을 가졌으며 전반적인 가력과정에서도 큰 수직 방향의 변형률 (s·υ)에 대해 측정된 원주방향의 변형 률 (s·c)의 비율을 가졌다. 이는 순환골재 콘크리트가 낮은 탄성계수를 가지고 있고 순환골재에 남아있는 모르타르의 미세한 균열이 점진적으로 증가하여 균 열증가속도가 증가하면서 일반골재 콘크리트보다 내 부 강관 면에 먼저 닿기 때문이라고 판단된다. 이러 한 이유 때문에 일반골재콘크리트 충전 실험체보다 순환골재콘크리트 충전 실험체가 더 낮은 압축내력 에서 전반적으로 큰 변형률을 가지고 구속효과가 발 생한다고 판단된다.

    판폭두께비에 따른 구속효과 차이를 분석한 결 과,폭두께비가 커질수록 강관이 내부 콘크리트를 구 속하려는 힘을 더 받는 것을 강관의 변형률로 확인할 수 있었다. 폭두께비가 가장 작은 D/t=48.89 실험체의 경우 빈 강관의 실험체와 유사한 거동을 보였다.

    구속효과에 의한 강관 내부 콘크리트의 내력상승 비율을 확인하기 위해 구속효과를 가장 효과적으로 확인할 수 있는 D/t=95.65인 실험체 3개를 최대 구속 효과의 양을 확인할 수 있도록 넓은 변형률 영역에 서 수직방향의 변형률 (s·υ)에 대해 측정된 원주방향 의 변형률 (s·c)의 비율을 Fig. 11과 같이 확인하였다.

    일반 골재 콘크리트의 구속효과가 순환골재 콘크 리트보다 큰 구속효과를 가지는 것으로 확인하였다. 구속효과를 정량적으로 판단할 수 있도록 강재가 최 대내력에 도달했을 때 실험체에 가해진 하중에서 강 재의 단면에 강재의 항복강도를 곱해 산정한 강재의 분담 내력을 제외시켜 횡구속효과로 인해 상승된 콘 크리트 강도를 구할 수 있다. 식으로 나타내면 아래 에 표기한 식(7)과 같다. Fig. 12

    콘크리트내력상승비율 = ( P A s f y ) / A c f c k
    (7)

    RCFT 기둥은 강관 내부 콘크리트의 강도증가가 콘크리트 배합강도 대비 4%∼6%로 미세하게 증가되 었지만 CFT 기둥은 내부 콘크리트의 강도증가가 20% 증가된 것을 Table 8.과 같이 확인하였다. 순환 골재의 남아있는 모르타르의 균열이 강관 내부의 순 환골재 콘크리트의 변형 속도는 증가시키나 강관 내 부에서 배합강도 대비 내력이 상승되는 비율에는 부 정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.

    6. 결 론

    순환골재를 100% 치환한 콘크리트 배합시험 및 순 환골재 콘크리트를 원형강관내부에 충전한 CFT기둥 의 반복축하중 가력실험을 통해 얻어진 결과는 다음 과 같다.

    • (1) 순환골재콘크리트 배합 결과, 설계기준 압축 강도 50㎫의 배합은 46.09㎫로 약 7.82%, 설 계기준 압축강도 60㎫의 배합은 53.76㎫로 약 10.4% 낮은 강도가 발현되었다. 이는 순환골 재가 생산되는 과정에서 파쇄과정을 거치면 서 골재에 남아있는 미세 균열과 낮은 밀도 로 인해 감소된 압축강도를 나타낸 것으로 사료된다.

    • (2) 순환골재콘크리트 충전 실험체의 최대내력과 KBC2016, AISC 360-10의 설계식으로 구한 예상내력과 비교하였을 때, 예상내력보다 약 104∼110% 내력이 증가하므로 구조부재로써 사용이 적합하다고 사료된다.

    • (3) 순환골재콘크리트 충전 실험체가 일반골재콘 크리트 충전 실험체보다 더 낮은 압축변형률 에서 구속효과가 시작되는 것을 축방향 변형 률 대비 원주방향 변형률을 비교하여 확인하 였고, 이는 순환골재에 남아있는 모르타르의 미세한 균열이 점진적으로 증가하여 균열증 가속도가 증가하면서 일반골재 콘크리트보다 내부 강관 면에 먼저 닿기 때문이라고 사료 된다.

    감사의 글

    본 논문은 2018년도 한국연구재단 이공학개인기초연 구지원사업의 지원으로 수행되었으며 이에 감사드립 니다.(과제번호 : 2017R1D1A1B05036282)

    Figure

    KOSACS-10-6-103_F1.gif
    Compressive Behavior of CFT Column
    KOSACS-10-6-103_F2.gif
    5000kN UTM
    KOSACS-10-6-103_F3.gif
    Cyclic Loading Protocol Graph
    KOSACS-10-6-103_F4.gif
    Gauge Location and LVDT Setting
    KOSACS-10-6-103_F5.gif
    Load-displacement Graph
    KOSACS-10-6-103_F6.gif
    Non-filled Specimen Failure Mode
    KOSACS-10-6-103_F7.gif
    Concrete-filled Specimen Failure Mode
    KOSACS-10-6-103_F8.gif
    Comparison of Maximum Load/ Design Load(AISC 360-10)
    KOSACS-10-6-103_F9.gif
    Comparison of Maximum Load/ Design Load(AISC 360-10)
    KOSACS-10-6-103_F10.gif
    (s·c /s·υ )/s·υ Graph
    KOSACS-10-6-103_F11.gif
    (D/t) = 68.75 (s·c /s·υ )/s·υ Graph
    KOSACS-10-6-103_F12.gif
    (D/t) = 95.65 (s·c/s·υ )/s·υ Graph

    Table

    Application range of composite columns in Korea and abroad
    Mixing Ratio of Recycled Aggregate Concrete
    Specimen Lists
    Results of Mixing Ratio
    Results of coupon test
    Maximum Load and Stiffness of Experimnent
    Calculated (KBC 2016, AISC 360-10) and Experimental Compressive Load
    Comparison of Confinement Effect of Natural and Recycled Aggregate Experiment

    Reference

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