보의 단면크기와 전단철근비에 따른 고강도 철근콘크리트보의 전단강도에 관한 실험적 연구 :

박나정

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박나정 (금오공과대학교, 금오공과대학교 대학원)

지도교수: 김우석

발행연도: 2022

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2022

보의 단면크기와 전단철근비에 따른 고강도 철근콘크리트보의 전단강도에 관한 실험적 연구

박나정 건축공학과 2022.01 학위논문

2020

전단철근비와 보의 단면크기에 따른 고강도 철근콘크리트보의 전단강도 특성 연구

박나정 , 노형진 , 유인근 외 3명 대한건축학회논문집 2020.08 학술저널

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콘크리트 구조물의 대형화와 고층화의 필요도가 높아짐에 따라 콘크리트의 고강도화, 기능화, 성능화는 빠르게 발전하는 추세이다. 최근 이러한 건축물의 증가로 인해 전이보 역할이 증가함에 따라 크기효과를 고려한 구조물의 설계에 대한 연구필요성이 증가하고 있다. 여기서, 크기효과란 부재가 저항할 수 있는 능력이 부재의 크기에 비례하여 일정하게 증가하지 않고 감소하는 것을 뜻한다. 그리고 크기효과는 부재에 작용하는 하중 형태에 따라 달라지게 되는데, 기존의 전단강도 제안식 및 이론식에서는 크기효과에 대한 영향이 포함되어있지 않은 식들도 존재하므로 고려하여 설계를 해야 한다. 현재 전단강도에 대한 연구는 많이 진행되고 있지만, 기존의 이론식 및 제안식들은 보통강도 콘크리트보를 기준으로 만든 경험적인 식이므로 고강도 철근콘크리트보에의 적용성에 대해 검토할 필요가 있다.
따라서 본 연구에서는 위와 같은 사실에 기초하여 인장철근비와 전단경간비를 일정하게 하고, 보의 크기와 전단철근비를 변수로 한 전단실험을 하여, 보통강도 철근콘크리트보의 전단강도식이 고강도 철근콘크리트보에서도 적용가능한지를 검토해보고, 전단설계에서의 현행기준()이 고강도 철근콘크리트보에서도 적용가능한지를 알아보고자 한다. 실험변수에서는 인장철근비(), 콘크리트압축강도(=50MPa) 및 전단경간비()를 일정하게 하고, 단면의 크기에 따라 시험체의 종류를 H1, H2, H3 3개의 시리즈로 나누었으며, 각 단면 당 전단철근의 간격에 따라 4개씩 총 12개의 시험체를 제작하였다.
실험결과, 유효깊이-전단철근간격비(d/s)로 분류해 보았을 때, d/s가 0인 시험체들(H*-1)은 유효깊이가 증가할수록 전단강도 값은 27.56 %, 37.83 % 감소하였고, d/s가 1.5인 시험체들(H*-2)은 23.09 %, 25.07 % 감소하였다. d/s가 2.0인 시험체들(H*-3)은 감소율이 11.42 %, 13.92 % , d/s가 2.5인 시험체들(H*-4)은 22.98 %, 31.51% 감소하였다. 또한, 전단철근간격(d/s)으로 분류해 보았을 때 d/s가 동일한 시험체에서는 단면의 크기가 증가할수록 전단강도()가 감소함을 알 수 있는데, 이는 유효깊이 증가로 인한 크기효과 때문으로 판단된다. 본 연구에서 나온 실험값을 제안식 및 이론식들과 비교하였을 때, 실험값을 비교적 잘 예측하고 있는 것은 Zsutty , Ba?ant ,Lee 식이다. Zsutty식은 평균값이 1.13, 표준편차는 0.14로 나타났고, Ba?ant식은 평균값이 1.09 표준편차가 0.13, Lee식은 평균값이 1.02 표준편차는 0.13으로 나타났다.

As the need for large-scale and high-rise concrete structures increases, the high strength, functionalization and performance of concrete tend to develop rapidly. Recently, as the role of transfer beams increases due to the increase in buildings, the need for research on the design of structures considering the size effect increases. Here, the size effect means that the ability of the member to resist does not constantly increase and decreases in proportion to the size of the member. In addition, the size effect depends on the load type acting on the member and in the existing shear strength proposed and theoretical equations, there are formulas that do not include an effect on the size effect, so the design shall be considered.
Currently, many studies on shear strength are underway, but the existing theoretical and proposed equations are empirical based on ordinary strength concrete beams, so it is necessary to review the applicability of high strength reinforced concrete beams. Therefore, based on the above facts, this study aims to make the tensile and shear spacing ratios constant, review whether the shear strength type of ordinary reinforced concrete beams is applicable to high-strength reinforced concrete beams, and to find out whether the current standard () in shear design is applicable. In the experimental variable, the tensile reinforcement ratio (), concrete compressive strength (=50 MPa), and shear span-to-depth ratio () were kept constant.
The type of test specimen was divided into three series of H1(225×338 mm), H2(270×405 mm) and H3(315×473 mm) and a total of 12 test specimens were produced according to the interval of shear reinforcement per cross section. As a result of the experiment, when classified as the effective depth-shear reinforcement interval ratio (d/s), the test specimens (H*-1 series) with d/s of decreased by 27.56% and 37.83% as the effective depth increased, and the test specimens (H*-2 series) with d/s of 1.5 decreased by 23.09% and 25.07%. Test subjects with d/s of 2.0 (H*-3 series) decreased by 11.42% and 13.92% and test subjects with d/s of 2.5 (H*-4 series) decreased by 22.98% and 31.51%. In addition, when classified by shear reinforcement spacing (d/s), it can be seen that in a test specimen with the same d/s, the shear strength () decreases as the size of the cross section increases, which is judged to be due to the size effect of the increase in size effect. When comparing the experimental values from this study with the proposed and theoretical equations, it is Zsutty, Ba?ant, and Lee equations that predict the experimental values relatively well. The average value of the Zsutty equation was 1.13 and the standard deviation was 0.14, the average value of the Ba?ant equation was 1.09 and the average value of the Lee equation was 1.02 and the standard deviation was 0.13.

제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.1.1 연구흐름도 3
1.2 기존연구 고찰 4
1.2.1 국내 크기효과 연구 4
1.2.2 전단보강 되지 않은 보의 크기효과 연구 4
1.2.3 전단보강 된 보의 크기효과 연구 5
1.3 연구의 범위 7
제 2 장 이론적 고찰 8
2.1 철근콘크리트의 특성과 크기효과 8
2.1.1 콘크리트의 크기효과 8
2.2 철근콘크리트의 전단거동특성 9
2.2.1 보의 전단거동 9
2.3 전단설계 기준식 및 제안식 13
2.3.1 국내 제안식 13
2.3.2 해외 제안식 14
제 3 장 실험 및 방법 15
3.1 시험체 15
3.2 사용재료 17
3.2.1 시멘트 17
3.2.2 골재 17
3.2.3 철근 18
3.2.4 배합설계 19
3.3 콘크리트 강도시험 20
3.3.1 압축강도 20
3.3.3 쪼갬인장강도 21
3.3.3 휨인장강도 22
3.4 시험체 설치 및 시험방법 24
3.4.1 스트레인 게이지 부착방법 24
3.4.2 실험장치 및 측정방법 25
제 4 장 실험결과 및 분석 26
4.1 시험체의 균열양상 및 파괴형태 26
4.1.1 시험체의 균열폭과 균열간격 28
4.2 하중-처짐 곡선 30
4.3 시험체의 전단강도 비교분석 32
4.3.1 사인장강도와 최대전단강도 비교분석 32
4.3.2 유효깊이에 따른 전단강도 비교 33
4.3.3 전단철근비에 따른 전단강도 비교분석 35
4.4 하중과 전단철근의 변형률 곡선 37
4.5 기준식 및 제안식과의 비교검토 39
제 5 장 결 론 47
[참고 문헌] 49

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