본 연구는 건설폐기물의 일부인 순환골재를 사용한 철근콘크리트보의 전단응력과 일반골재를 사용한 철근콘크리트보의 전단응력의 차이를 규명하여, 건설폐기물로 사용되는 순환골재의 재사용 가능성을 평가하기 위한 기초적 자료를 제시하고 이 분야의 연구 활성화를 통해 순환골재의 재사용을 촉진시키는 것을 목표로 한다. 이를 위해 총 408개의 일반골재 콘크리트보의 실험데이터 및 본 연구에서 실험한 순환골재 콘크리트보 시험체를 대상으로 순환골재를 사용함에 따라 전단강도에 영향을 미치는 콘크리트 압축강도, 인장철근비, 보의 유효깊이, 전단경간비, 골재의 종류 등의 특성을 분석하였다. 시험체들을 분석한 결과 폭 대 깊이 비를 일정하게 한 실험과 폭 대 깊이 비를 다르게 한 실험결과를 비교했을 때, 보의 폭보다는 유효깊이의 차이에 따라 크기효과가 크게 나타남을 확인하였다. 따라서, 보의 유효깊이에 따른 곡선 및 선형보간법으로 크기효과의 변수()를 고려한 전단강도 예측모델을 제안하였다. 또한, 일반골재와 순환골재 시험체 비교시 순환골재 시험체가 일반골재 대비 약 10% 정도의 전단능력 감소를 보여 골재상수를 제안식에 반영하였으며, 전단경간비에 따른 전단응력의 변화는 전단경간비상수로 정의하여 전단강도 예측모델에 반영하였다. 전단경간비상수, 골재상수 및 크기효과변수()를 적용한 본 연구의 제안식에 대한 실험값의 평균 및 표준편차는, 일반골재를 사용한 전단보강 되지 않은 철근콘크리트보의 경우 a/d > 2.5인 시험체에서는 평균 1.07, 표준편차 0.21이고, a/d ≤ 2.5인 시험체에서는 평균 1.00, 표준편차 0.23으로 나타났다. 또한, 순환골재를 사용한 시험체의 경우는 골재상수()를 적용하여 평균 1.06, 표준편차 0.18로 나타났다. 이 결과는 본 연구의 제안식이 순환골재 재료에 대한 골재상수를 적용하고, 크기효과로 발생되는 보의 유효깊이에 따른 전단응력의 변화를 반영해 줌으로써 철근콘크리트보의 전단내력을 좀 더 정확히 예측할 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 전단보강된 철근콘크리트보의 전단실험을 통해 전단보강된 철근콘크리트보에서는 크기효과가 크지 않음을 확인할 수 있었다.
This study investigates the difference between the shear stress of reinforced concrete beams using recycled coarse aggregates and the shear stress of reinforced concrete beams using general coarse aggregates, and provides basic data for evaluating the effectiveness for reuse of recycled coarse aggregates used as construction wastes and aims to promote reuse of recycled aggregates through active research in this field. For this purpose, the experimental data of 408 general coarse aggregate concrete beams and the recycled coarse aggregate concrete beam specimens tested in this study were investigated and the characteristics of recycled coarse aggregates such as concrete compressive strength, tensile rebar ratio, effective depth of beam, shear span ratio, and aggregate type were analyzed. As a result of analyzing the specimens, it was confirmed that when comparing the experiments with the constant depth-to-width ratio and the experimental results with the different depth-to-width ratio, the size effect appeared more according to the difference of the effective depth rather than the width of the beam. Therefore, we propose a shear strength prediction model that considers the variable of size effect() by curve and linear interpolation according to the effective depth of beam. In addition, the recycled coarse aggregate test specimen showed about 10% reduction in shear capacity compared to the general coarse aggregate, and the aggregate constant was reflected in the proposed formula and the shear stress change according to the shear span ratio was defined as the shear span ratio constant() and reflected in the shear strength prediction model. As a result of comparing the experimental value (reinforced concrete beam without shear reinforcement using general coarse aggregate) and the predictive model by adding the shear span ratio constant, aggregate constant and size effect variables, the average was 1.07 and the standard deviation was 0.21 for a/d > 2.5 specimens, and the average was 1.00 and the standard deviation was 0.23 for specimens with a/d ≤ 2.5. In addition, in the case of the test specimens using the recycled coarse aggregate, the average were 1.06 and the standard deviation were 0.18 by applying the aggregate constant. The proposed formula of this study was able to predict the shear strength of reinforced concrete beams more accurately by applying the aggregate constant and reflecting the change in shear stress by the effective depth of the beam. In addition, through the shear test of the concrete beams with shear reinforcement, it was confirmed that the size effect was not large in reinforced concrete beams with shear reinforcement.
목차
목 차[그림 차례] ⅸ[표 차례] ?[수식 차례] ⅲ제 1 장 서 론 11.1. 연구의 배경 및 목적 11.2. 연구내용 및 방법 2제2장 철근콘크리트보의 전단거동 32.1 전단응력과 변수 간의 상간관계 32.2. 전단응력과 크기효과 42.3. 크기효과를 고려한 기존 설계기준의 전단강도 모델식 5제3장 콘크리트보의 전단 실험 73.1 전단보강이 없는 순환골재 콘크리트보의 전단강도 73.1.1 폭 대 깊이 비가 일정한 전단보강이 없는 순환골재 콘크리트보의 전단강도 (실험1) 73.1.2 폭 대 깊이 비의 변화에 따른 순환골재 콘크리트보의 전단강도 (실험2) 293.2 전단보강된 순환골재 콘크리트보의 전단강도 513.2.1 폭 대 깊이 비가 일정한 전단보강된 순환골재 콘크리트보의 전단강도 (실험3) 51제4장 철근콘크리트보의 전단강도 제안식 694.1 기존 기준식 및 제안식의 분석 694.2 본 연구에서의 제안식 714.2.1. 전단응력과 변수간의 상관관계 714.2.2. 변수별 분석 결과 및 전단강도 예측모델 804.2.3. 일반골재를 사용한 전단강도 예측모델 유도과정 824.2.4. 순환골재를 사용한 전단강도 예측모델 유도과정 874.3 소결 90제5장 이론값과 실험값의 비교분석 925.1 전단보강이 없는 콘크리트보의 제안식에 의한 이론값과 실험값의 비교분석 925.2 전단보강이 있는 콘크리트보의 제안식에 의한 이론값과 실험값의 비교분석 102제6장 결론 108[부록] 111[참고문헌] 116