Abstract
The applicability of headed bars in exterior beam-column joints under reversed cyclic loading was investigated. A total of ten pullout tests were first performed to examine pullout behavior of headed bars subjected to monotonic and cyclic loading with test variables such as connection type between head and bar stem (weld or no weld), loading methods (monotonic or cyclic loading), and head shape (small or large circular head and square head). Two full-scale beam-column joint tests were then performed to compare the structural behavior of exterior beam-column joints constructed using two different reinforcement details: i.e. $90^{\circ}$ standard hooks and headed bars. Both joints were designed following the recommendations of ACI-ASCE Committee 352 for Type 2 performance: i.e. the connection is required to dissipate energy through reversals of deformation into inelastic range. The pullout test results revealed that welded head to the stem did not necessarily result in increased pullout strength when compared to non-welded head. Relatively large circular head resulted in higher peak load than smaller circular and square head. Both beam-column joints with conventional $90^{\circ}$ hooks and headed bars behaved similarly in terms of crack development, hysteresis curves, and peak strengths. The joint using the headed bars showed better overall structural performance in terms of ductility, deformation capacity, and energy dissipation. These experimental results demonstrate that the headed bars using relatively small head can be properly designed far use in external beam-column joint.
본 연구는 반복 수평 하중을 받는 외부 보-기둥 접합부에서 작은 헤드를 사용한 headed bar의 사용성을 검증하기 위해 $90^{\circ}$ 표준갈고리로 정착한 실험체와 headed bar로 정착한 접합부 실험체를 제작하여 각각의 실험 결과를 비교하였다. 또한, headed bar 정착 성능에 영향을 주는 헤드 단면적, 단조 및 반복 가력 여부, 헤드와 보강근의 용접 여부등의 headed bar 인발 성능에 관한 영향을 구명하기 위한 인발실험을 병행하였다. 인발실험의 결과, headed bar의 인발강도는 헤드 면적 증가에 따라 증가하였고, 헤드와 보강근의 용접 유무, 가력 조건 (단조하중 및 반복하중)은 실험 결과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 외부 보-기둥 접합부 실험의 결과, $90^{\circ}$ 표준갈고리로 정착한 실험체와 headed bar로 정착한 실험체가 초기 균열, 균열의 발생 등 모두 거의 비슷한 양상이었으나, 최종 파괴 시에는 headed bar로 정착된 실험체가 $90^{\circ}$ 표준갈고리로 정착된 실험체에 비해 최대 강도 도달 이후 연성 거동, 연성비 및 변형 성능, 에너지소산 면적 등에서 우수한 거동을 보여주었다. 따라서 ACI 352 위원회의 설계지침을 따라서 제작된 접합부 상세와 동일한 조건으로 표준갈고리 대신 상대적으로 작은 headed bar를 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
