초록
지금까지 콘크리트에 대한 피로실험과 연구는 대부분 압축응력, 휨응력을 받는 경우에 대하여 연구를 진행하였으나 실제 교량이나 도로 포장콘크리트 구조물은 이축응력상태의 조합응력을 받게 된다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 콘크리트 구조체가 받게 되는 이축응력 상태를 이상적으로 재현할 수 있는 쪼갬인장 피로실험방법을 제안하고 적용성을 평가 하고자 하였다. 실험은 ${\phi}15{\times}30cm$를 사용한 KS 규정을 응용하여 ${\phi}15{\times}7.5cm$의 시편을 제작하고, 쪼갬인장 피로실험에 적용하기 위한 타당성 검증을 수행하였으며, 이상적 탄성재료인 강재와 고체의 비교를 위하여 모르타르 시편을 제작하여 검증실험을 수행하였다. 또한, 이론적 고찰과 유한요소 해석을 수행하여 이론치와 해석치의 비교 고찰하였으며 정적 강도측정 및 게이지 부착실험을 수행하여 타당성을 입증하고자 하였다. 실험결과, FEA결과, 수평응력과 압축응력의 비는 3.1로 나타나 이론치 3.0과 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 수평응력은 시편의 길이가 30cm일 경우 이론상 3MPa이지만, 본 연구에서는 시편의 길이가 30cm와 5cm일 때 각각 2.98MPa와 2.96MPa로 나타났다. 쪼갬인장 피로실험방법은 유한요소 해석, 정적 강도측정 및 게이지 부착실험모두에서 충분한 타당성을 나타내었으며, 이 방법은 실제 응력 모사, 실험의 간편성, 현장 시편 이용 가능성 등 많은 장점을 가지고 있는 것으로 판단되어 향후 교량이나 도로포장 구조물에 사용되는 콘크리트의 피로거동을 모사하는데 적합한 실험방법으로 사료된다.
Most of concrete fatigue tests currently used are flexural tension or compression methods to investigate the tensile or compressive properties, respectively. However, the concrete pavement or concrete slab is actually subjected to a combined stress condition such as biaxial or triaxial. The split tension test may result in similar stress condition to biaxial stress condition. The purposes of this study were to evaluate the split tension fatigue test method for application in concrete. These were done by a finite element analysis and experimental series. The results were as follows: The optimum configuration of split tension fatigue test was a cylinder of 15cm in diameter and 7.5cm in thickness, which had a little different thickness compared to the KS standard cylinder of ${\phi}15{\times}30cm$. The concrete stress ratio of compressive against horizontal from FEA was 3.1, while that from theory was 3.0. The stress distributions of mortar and steel were almost similar at different thicknesses. The measured static split tensile strengths of concrete and mortar were quite similar at 30cm and 7.5cm thickness cylinders. The measured stress-strain relationship showed their consistency at all specimens regardless of thickness, and confirmed the results from FEA. As a results, the concrete split tension specimen, cylinder of 15cm in diameter and 7.5cm in thickness, could be used at fatigue test because of its accuracy, simplicity and convenience.
