Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Serviceability Verification Based on Tension Stiffening Effect in Structural Concrete Members

인장증강효과에 기반한 콘크리트 구조 부재의 사용성능 검증

  • Lee, Gi-Yeol (Dept. of Civil Engineering, Suncheon First College) ;
  • Kim, Min-Joong (Dept. of Civil Engineering, Chonnam National University) ;
  • Kim, Woo (Dept. of Civil Engineering, Chonnam National University) ;
  • Lee, Hwa-Min (Dept. of Computer Software Engineering, Soonchunhyang University)
  • 이기열 (순천제일대학교 토목과) ;
  • 김민중 (전남대학교 토목공학과) ;
  • 김우 (전남대학교 토목공학과) ;
  • 이화민 (순천향대학교 컴퓨터소프트웨어공학과)
  • Received : 2011.08.17
  • Accepted : 2011.11.23
  • Published : 2012.02.29
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper is about proposal of a calculation method and development of an analytical program for predicting crack width and deflection in structural concrete members. The proposed method numerically calculate stresses in steel rebar using a parabola-rectangle stress-strain curve and a modified tension stiffening factor considering the effect of the cover thickness. Based on the study results, a calculation method to predict crack width and deflection in reinforced concrete flexural members is proposed utilizing effective tension area and idealized tension chord as well as effective moment-curvature relationship considering tension stiffening effect. The calculation method was applied to the test specimens available in literatures. The study results showed that the crack width and deflections predicted by the proposed method were closed to the experimentally measured data compared the current design code provisions.

이 논문은 철근콘크리트 구조부재의 사용성능 검증을 위한 균열폭과 처짐을 산정할 수 있는 새로운 계산 방법을 제안하고 이를 자동으로 계산할 수 있는 프로그램을 개발한 것이다. 이를 위하여 콘크리트의 재료특성을 포물-사각형 응력-변형률 곡선으로 반영한 철근응력과 피복두께의 영향을 반영한 인장증강 계수를 이용한 곡률을 계산할 수 있는 수치 모델링을 실시하였다. 이와 함께 균열폭과 처짐을 계산하는데 필요한 인장증강효과와 유효인장단면적은 균열이 발생한 휨부재 단면의 인장영역을 인장 현재로 이상화하여 정의하였다. 그리고 수정된 인장증강 계수를 이용하여 유효곡률을 계산하였다. 제안된 균열폭과 처짐 산정 방법을 이용하여 여러 연구자들이 수행한 실험 자료를 계산한 결과, 현행 설계기준들의 규정보다 실험값을 비교적 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. Kelvin, F. and Peter, H. B., "Tension Stiffening and Cracking of High-Strength Reinforced Concrete Tension Members," ACI Structural Journal, Vol. 101, No. 4, 2004, pp. 447-456.
  2. CEB-FIP, CEB-FIP Model Code 1990, Comite Euro-International Du Beton, Paris, 1991, pp. 247-251.
  3. European Committee for Standardization, Eurocode 2-Design of Concrete Structures, European Committee for Standardization, Brussels, 2002, pp. 124-131.
  4. 이기열, 김민중, 김우, 이화민, "피복두께를 고려한 철근콘크리트 인장부재의 인장증강효과," 콘크리트학회논문집, 23권, 6호, 2011, pp. 791-797. https://doi.org/10.4334/JKCI.2011.23.6.791
  5. 국토해양부, 콘크리트구조설계기준, 한국콘크리트학회, 2007, pp. 340-348.
  6. 최승원, 김우, "콘크리트 응력-변형률 관계에 기반한 철근콘크리트 부재의 처짐 산정," 대한토목학회 논문집, 30권, 4A호, 2010, pp. 383-389.
  7. 최승원, 양준호, 김우, "철근콘크리트 부재의 처짐과 균열폭에 대한 인장증강효과의 영향," 콘크리트학회 논문집, 22권, 6호, 2010, pp. 761-768. https://doi.org/10.4334/JKCI.2010.22.6.761
  8. JSCE, Standard Specifications for Concrete Structures-2002, Structural Performance Verification, Japan Society of Civil Engineers, Tokyo, 2005, pp. 107-129.
  9. Gergely, P. and Lutz, L. A., "Maximum Crack Width in Renforced Concrete Flexural Members," Causes, Mechanism, and Control of Cracking in Concrete ACI Special Publication SP-20, ACI, Michigan, 1968, pp. 87-117.
  10. Eibl, J., Concrete Structures Euro-Design Handbook, Ernst & Sohn, 1994, pp. 244-249.
  11. Branson, D. E., Deformation of Concrete Structures, McGraw-Hill, Newyork, 1977, 546 pp.
  12. 장일영, "철근콘크리트 부재의 부착특성을 고려한 휨모멘트-곡률관계에 대한 연구," 콘크리트학회논문집, 3권, 4호, 1991, pp. 97-106.
  13. Bilal, S. H. and Mohamad, H. H., "Effect of Fiber Reinforcement on Bond Strength of Tension Lap Splices in High-Strength Concrete," ACI Structural Journal, Vol. 98, No. 5, 2001, pp. 638-647.
  14. 강영진, 오병환, "철근콘크리트 휨부재의 균열폭 및 균 열간격의 결정," 대한토목학회 논문집, 5권, 4호, 1985, pp. 103-111.
  15. 고원준, 박선규, "부착특성을 고려한 철근콘크리트 부재의 휨 균열폭 산정," 대한토목학회 논문집, 22권, 4-A호, 2002, pp. 825-835.
  16. Alwis, W. A. M., "Trilinear Moment-Curvature Relationship for Reinforced Concrete Beams," ACI Structural Journal, Vol. 87, No. 3, 1990, pp. 276-283.
  17. Shah, S. P. and Shrikrishna, M. K., "Response of Reinforced Concrete Beams at High Strain Rates," ACI Structural Journal, Vol. 95, No. 6, 1998, pp. 705-715.
  18. Tan, K. H., Paramasivam, P., and Tan, K. C., "Instantaneous and Long-Term Deflections of Steel Fiber Reinforced Concrete Beams," ACI Structural Journal, Vol. 91, No. 4, 1994, pp. 384-393.
  19. 김우, 김진근, 오병환, 정란, 최완철, 콘크리트구조설계, 동화기술, 2007, pp. 260-261.