Abstract
The approaches in many design codes for the estimation of the deflection of flexural reinforced concrete (RC) members utilize the concept of the effective moment of inertia which considers the reduction of flexural rigidity of RC beams after cracking. However, the effective moment of inertia in design codes are primarily based on the ratio of maximum moment and cracking moment of beam subjected to loading without proper consideration on many other possible influencing factors such as span length, member end condition, sectional size, loading geometry, materials, sectional properties, amount of cracks and its distribution, and etc. In this study, therefore, an experimental investigation was conducted to provide fundamental test data on the effective moment of inertia of RC beams for the evaluation of flexural deflection, and to develop a modified method on the estimation of the effective moment of inertia based on test results. 14 specimens were fabricated with the primary test parameters of concrete strength, cover thickness, reinforcement ratio, and bar diameters, and the effective moments of inertia obtained from the test results were compared with those by design codes, existing equations, and the modified equation proposed in this study. The proposed method considered the effect of the length of cracking region, reinforcement ratio, and the effective concrete area per bar on the effective moment of inertia, which estimated the effective moment of inertia more close to the test results compared to other approaches.
철근콘크리트 휨 부재에서 현행 설계기준들의 처짐 계산 규정은 콘크리트의 균열 후 보의 휨강성이 감소하는 것을 반영한 유효 단면2차모멘트의 개념을 적용하고 있다. 그러나 기준식의 유효 단면2차모멘트는 하중을 받는 보의 최대 모멘트와 균열모멘트에 의하여 계산하며, 처짐에 영향을 미치는 경간, 단부구속, 단면의 크기, 하중 분포, 재료 및 단면 성질, 균열의 양과 확장 등의 여러 영향인자들에 대하여는 적절한 고려가 이루어지지 않았다. 따라서, 이 연구에서는 철근콘크리트 단순보를 대상으로 처짐 계산에 필요한 유효 단면2차모멘트에 대한 실험 자료를 제공하고, 국내 기준식 및 다른 연구자들의 제안식을 수정 보완하여 제안하는 것을 목적으로 하였다. 콘크리트강도와 피복두께, 철근비 및 철근 직경을 주요변수로 하여 총 14개의 철근콘크리트 보 실험체를 제작하였으며, 실험을 통하여 구한 유효 단면2차모멘트와 설계 기준에 의한 값, 기존의 제안식 및 본 연구에서 제안된 식에 의한 값들을 비교 분석하였다. 실험 결과를 바탕으로 균열 구간의 길이, 철근비 및 철근 한 개당 콘크리트의 유효 인장단면적을 고려하여 이 연구에서 제안한 유효 단면2차모멘트 예측식은 기존의 제안식들에 비하여 실험값에 더욱 근접한 결과를 나타내었다.
