한국구조물진단유지관리공학회 논문집 (Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection)

  • 제10권3호
  • /
  • Pages.185-196
  • /
  • 2006
  • /
  • 2234-6937(pISSN)
  • /
  • 2287-6979(eISSN)
한국구조물진단유지관리공학회 (Korea Institute for Structural Maintenance Inspection)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

굵은골재의 최대치수에 따른 콘크리트 브라질리언 디스크의 파괴인성

Fracture Toughness of Concrete Brazilian Disk according to Maximum Size of Coarse Aggregate

  • 투고 : 2005.11.22
  • 발행 : 2006.05.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

파괴인성은 균열의 개시와 전파에 대한 재료 고유의 상수로서 파괴역학에서 가장 중요한 재료상수 중의 하나이다. 콘크리트의 모드 I 파괴인성 측정에 대하여 RILEM 기술 위원회 89-FMT는 2-파라메타 모델에 근거한 3점 휨 시험법을 제시하였다. 그러나 혼합모드에 대한 시험법은 아직까지 표준으로 제안된 방법이 없는 실정이며, 또한 RILEM에서 제안한 3점 휨 시험법은 실험법이 복잡하다. 따라서 본 연구에서는 굵은골재의 최대치수가 각각 20mm, 40mm이고, 동일한 설계기준강도를 가지는 콘크리트로써 다양한 크기의 브라질리언 디스크를 제작하였다. 그리고 브라질리언 디스크의 모드 I 파괴인성을 RILEM 3점 휨 시험결과와 비교하였다. 비교 결과, 굵은골재의 최대치수에 따른 브라질리언 디스크의 적정 크기(두께, 직경) 및 노치 길이 비를 제시하였다. 또한 모드 I 시험으로부터 결정된 치수의 브라질리언 디스크로 혼합모드 시험을 수행한 결과 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다. 모드 I 및 혼합모드 시험에서 브라질리언 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA)으로 구하였으며 FEA의 결과를 검증하기 위하여 5개항 근사법(Five terms approximation)에 의한 결과와 비교하였다.

Fracture toughness is a material property for crack initiation and propagation in fracture mechanics. For mode I fracture toughness measurement in concrete, RILEM committees 89-FMT proposed three-point bend tests based on the two-parameter fracture model. But, there is no proposed test method as a standard for mixed mode test for now. And RILEM three-point bend test procedure is complicate. Therefore, in this study, brazilian disks of various size were designed as the concrete with a similar specified concrete strength and maximum size of coarse aggregate($G_{max}$) were respectively 20mm and 40mm. And mode I fracture toughness of brazilian disks was compared with that of RILEM three-point bend test. As a result, it was suggested appropriate size(thickness, diameter) and notch length ratio of brazilan disk on the $G_{max}$. And it was verified that stress intensity factors for mixed mode can be easily calculated with the disk specimen. Stress intensity factors of a concrete brazilian disk were evaluated with finite element analysis and five terms approximation for comparison.

키워드

참고문헌

  1. 진치섭, 김희성, 정진호 "콘크리트 디스크를 사용한 혼합모드 파괴", 콘크리트학회 논문집, 12권, 2호, 2000, pp.63-69.
  2. 진치섭, 김희성, 박현재, 김민철 "중앙에 노치가 있는 고강도 콘크리트 디스크의 파괴특성", 콘크리트학회 논문집, 13권, 2호, 2001, 4, pp.161-167.
  3. 박현재, 장희석, 이승훈, 진치섭 "중앙에 노치가 있는 콘크리트 디스크의 파괴인성", 콘크리트학회 논문집, 16권, 6호, 2004, 12, pp.851-858.
  4. 진치섭, "파괴역학의 기초", 부산대학교 대학원 토목공학과 강의노트, 1999, pp.217-272.
  5. RILEM Committee on Fracture Mechanics of Concrete-Test Methods, "Determination of the Fracture Parameters ( and ) of Plain Concrete Using Three-Point Bend Tests," Material and Structures, Vol. 23, 1990, pp.457-460. https://doi.org/10.1007/BF02472029
  6. Awaji, H. and Sato, S., "Combined Mode Fracture Toughness Measurement by the Disk Test," Journal of Engineering Materials and Technology, Vol.100, April 1978, pp.175-182. https://doi.org/10.1115/1.3443468
  7. Atkinson, C., Smelser, R. E., and Sanchez, J., "Combined Mode Fracture via the Cracked Brazilian Disk Test," International Journal of Fracture, Vol. 18, No.4, April 1982, pp.279-291.
  8. Jenq, Y. S. and Shah, S. P., "A Two Parameter Fracture Model for Concrete," Journal of Engineering Mechanics, Vol.111, No.4, 1985, pp.1227-1241. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(1985)111:10(1227)
  9. Shah, S. P., Swartz, S. E., and Ouyang, C., "Fracture Mechanics of Concrete," John Wiley & Sons, INC., 1995, pp.129-192..
  10. Gettu, R., Bazant, Z. P., and Karr, M. E., "Fracture Properties and Brittleness of High- Strength Concrete," ACI Materials Journal, Vol.87, No.6, 1990, pp.608-618.
  11. Irobe, M. and Peng, S. Y., "Mixed-Mode andMode II Fractures in Concrete," in Fracture Mechanics of Concrete Structures(ed Z. P.Bažant), Elsevier Applied Science, London and New York, 1993, pp.719-726.
  12. Ingraffea, A. R. and Manu, C, "Stress Intensity Factor Computation in Three with Quarter Point Elements," International Journal for the Numerical Methods in Engineering, Vol.153, 1980, pp.1427-1445.