전단철근비와 보의 단면크기에 따른 철근콘크리트보의 전단강도에 대한 실험적 연구 :

노형진

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자료유형: 학위논문

저자정보: 노형진 (금오공과대학교, 금오공과대학교 대학원)

지도교수: 곽윤근

발행연도: 2020

저작권: 금오공과대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

전단철근비와 보의 단면크기에 따른 철근콘크리트보의 전단강도에 대한 실험적 연구

노형진 건축공학과 2020.01 학위논문

2019

전단철근비와 보의 단면크기에 따른 철근콘크리트 보의 전단강도 특성 연구

노형진 , 유인근 , 이호경 외 3명 대한건축학회 논문집 - 구조계 2019.06 학술저널

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최근들어 초고층 빌딩, 초장대 교량, 대형 플랜트 구조물 등과 같은 특수 구조물의 수요로 인하여 구조물의 크기가 점점 커지고 있다. 이러한 구조물의 대형화, 고층화에 따른 콘크리트 부재의 크기 증가로 인한 크기효과에 대한 영향을 고려하여야 한다. 콘크리트의 크기효과란 부재의 크기가 증가함에 따라 부재가 저항할 수 있는 능력이 크기에 비례하여 증가하지 않고 감소하는 것을 말한다. 특히 콘크리트는 전단에 대해 취성적인 거동을 나타냄으로 크기효과와 함께 콘크리트의 전단설계에 대한 연구가 필요하다고 생각한다.
따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 보의 크기효과와 전단철근이 전단강도에 미치는 영향을 분석하기 위해 단면의 크기와 전단철근비를 변수로 하였고, 인장철근비()를 1.3%, 폭 대 깊이 비(h/b)를 1.5로 일정하게 하였다. 시험체는 단면(bh)의 크기에 따라 S1(225338), S2(207405), S3(315473) 3개의 시리즈로 나누었으며, 각 시리즈 마다 전단철근의 간격에 따라 3개씩(d/s=0, 1.5, 2.0) 총 9개의 시험체를 제작하였고 시험체의 길이는 전단경간비(a/d=2.5)에 따라 다르게 하여 실험을 진행하였다.
실험결과 유효깊이에 따른 각 시험체의 전단강도를 비교한 결과 S1시리즈를 기준으로 d/s=0인 시험체들(S1-1, S2-1, S3-1)은 유효깊이가 증가할수록 전단강도 값은 33%, 46% 감소하였고, d/s=1.5인 시험체들은 26%, 33%, d/s=2.0인 시험체들은 16%, 20% 감소하였다. 이를 통해 전단철근비가 증가할수록 전단강도의 감소율은 줄어드는 것을 확인 할 수 있었는데 이것은 전단철근비가 증가할수록 콘크리트의 크기효과가 줄어드는 것을 의미한다.
각 시리즈에서 d/s가 0인 시험체들(S1-1, S2-1, S3-1)을 기준으로 전단철근비에 따른 전단강도의 증가율을 비교한 결과 S1시리즈에서는 전단철근비가 증가할수록 전단강도의 값은 39%, 41% 증가하였고, S2시리즈에서는 54%, 76%, S3시리즈에서는 66%, 100% 증가하였다. 이를 통해 보의 유효깊이가 증가할수록 전단강도의 증가율은 늘어나는 것으로 나타났다. 즉 보의 유효깊이가 증가할수록 전단철근의 영향이 커진다는 것을 의미한다.

Recently, due to the demand of special structures such as skyscrapers, ultra long bridges, large plant structures, etc., the size of the structures is increasing. Consideration should be given to the effect on the size effect due to the increase in the size of concrete members due to the increase in size and height of these structures. The size effect of concrete means that as the size of the member increases, the ability of the member to resist decreases in proportion to the size. In particular, concrete exhibits brittle behavior with respect to shear, so it is necessary to study the shear design of concrete with its size effect.
Therefore, The purpose of this study is to investigate the shear strength of reinforced concrete beam according to beam section size and shear reinforcement ratio. A total of nine specimens were tested and designed concrete compressive strength is 24 MPa. The main variables are shear reinforcement ratio and beam section size fixed with shear span to depth ratio (a/d = 2.5), the tensile reinforcement ratio (ρ = 0.013) and width to depth ratio (h/b = 1.5). The test specimens were divided into three series of S1 (225338 mm), S2 (270405 mm) and S3 (315473 mm), respectively. The experimental results show that all specimens represent diagonal tensile failure. For S*-1 specimens (d/s=0), the shear strength decreased by 33% and 46% with increasing the beam effective depth, 26% and 33% for S*-2 specimens (d/s=1.5) and 16% and 20% for S*-3 specimens (d/s=2.0) respectively. As the shear reinforcement ratio increases, the decrease range in shear strength decreases. In other words, this means that as the shear reinforcement ratio increases, the size effect of concrete decreases. In the S1 series, the shear strength increased by 39% and 41% as the shear reinforcement ratio increased, 54% and 76% in the S2 series and 66% and 100% in the S3 series, respectively. As the effective depth of beam increases, the increase range of shear strength increases. This means that the effect of shear reinforcement increases as the beam effective depth increases.

목 차
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 기존연구 고찰 3
1.2.1 전단보강 되지 않은 보의 크기효과 연구 3
1.2.2 전단보강 된 보의 크기효과 연구 4
1.3 연구의 내용 및 방법 5
제 2 장 이론적 고찰 6
2.1 콘크리트의 일반적인 사항 6
2.1.1 콘크리트의 구성재료 6
2.1.2 콘크리트의 압축강도 7
2.1.3 콘크리트의 인장강도 8
2.2 전단에 대한 보의 거동 10
2.2.1 전단보강 되지 않은 보의 전단거동 10
2.2.2 전단보강 된 보의 전단거동 13
2.3 철근콘크리트 보의 전단설계 기준식 및 제안식 14
2.3.1 국내 기준식 14
2.3.2 국외 기준식 14
2.3.3 기존 제안식 15
제 3 장 실험 및 방법 16
3.1 시험체 계획 16
3.2 사용재료 18
3.2.1 시멘트 18
3.2.2 골재 18
3.2.3 철근 19
3.2.4 배합설계 19
3.3 콘크리트 강도시험 21
3.3.1 압축강도 21
3.3.2 쪼갬인장강도 22
3.3.3 휨인장강도 23
3.4 시험체 설치 및 시험방법 25
3.4.1 실험장치 및 실험방법 25
3.4.2 스트레인 게이지 26
제 4 장 실험결과 및 분석 27
4.1 시험체의 균열 및 파괴형태 27
4.2 시험체의 전단강도 비교분석 29
4.2.1 사인장강도와 최대전단강도 비교분석 29
4.2.2 유효깊이에 따른 전단강도 비교분석 32
4.2.3 전단철근비에 따른 전단강도 비교분석 33
4.3 하중-변위 곡선 34
4.4 철근의 하중-변형률 곡선 36
4.5 기준식 및 제안식과의 비교 39
제 5 장 결 론 41
[참고 문헌] 43
[부록] 45
A. 시험체 제작 및 타설 사진 45
B. 시험체 설치 및 파괴양상 사진 48
[감사의 글] 53

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