The Fatigue Crack Growth Behavior of Concrete

콘크리트의 피로균열 성장거동에 관한 연구

In this study, the wedge splitting tcst (WST) was carried out for the fatigue wack growth behavior of concrete. Selected test variables were concrete compressive strength of 28, 60 and 118 MI%, and stress ratio with 2 levels (6. 13%). In oder to make the designed stress ratio, the maximum and thr minimum fatigue loading level were 75-85% and 5- 10% of ultimate static load, respectively. Fatigue testing was preceded by crack mout.h opening displacement (CMOI)) compliance calibration tcst, and then the fatigue crack growth was computed by crack lcngth vs. (lMOI) compliance relations acquisited by the CMOD compliance calibration technique. To evaluate thc validity of CMOD compliancc calibration techniquc, the crack length p~mlicted by this method was cornpard with the crack length by linear elastic fracture mechanics(LEFIbl) and dyeing test. On the basis of the experimental results, a LRFhl-based c.mpirica1 model for f'at,igue crack growth rate(da/dN-AKI relationships) was presented. The fat,igut. crack growth ratc increased with the strength of concwtc. It appcars that t.he da/tiN-AKI relationships was influenced by stress ratio, however, the effect is diminished with an increase of strength. The comparisons between CblOl) compliance calibration technique anti the other. methods gave the validity of' ('MOD compliance calibration technique for the LZXT.

본 연구에서는 콘크리트의 피로균열 성장거동을 구명하기 위하여 쐐기쪼갬실험( WST)을 수행하였다. 연구의 주안점인 피로균열 성장거동의 주요영향인자는 콘크리트의 강도로서 28,60,118 MPa 등 3가지의 강도를 변수로 택하였다. 한편, 응력비를 6,13%의 2가지로 변화시켜 그 영향을 관찰하였다. 소정의 응력비을 주기 위하여 최고피로하중수준을 75~85%, 최저응력수준을 5~10%로 각각 유지하였다. 피로실험전에 균열개구변위( CMOD)컴플라이언스 보정 실험을 수행한 후, 그 결과인 균열길이와 컴플라이언스의 관계를 피로실험 중에 균열길이를 예측하는데에 이용하였다. 또한 CMOD컴플라이언스 보정법의 타당성을 검증하기 위하여 선형탄성 파괴역학( LEFM) 및 염색법에 의하여 예측된 균열길이와 비교하였다. 실험결과에 의하여 선형탄성 파괴역학에 근거한 피로균열 성장속도 모델(da/dN- K1 관계)을 제시하였고 콘크리트의 강도가 증가함에 따라 피로균열의 성장속도가 빨라지는 것으로 평가되었다. 또한 응력비가 피로균열 성장속도에 영향을 미치는 것으로 나타났는데 강도가 증가함에 따라 그 정도가 감소하는 경향을 보였다. LEFM 과 염색법 의하여 예측된 균열길이와 비교하여 본 결과 CMOD컴플라이언스 보정법이 쐐기쪼갬실험(WST)에 적용될 수 있음이 검증되었다.