Abstract
In a will to subdue the brittleness as well as the low tensile and flexural strengths of ordinary concrete, researches are being actively watched worldwide on steel fiber-reinforced Ultra High Performance Concrete (UHPC) obtained by admixing steel fibers in ultra high strength concrete. For the purpose of maximizing advantage of UHPC, this study removes the upper flange of the steel girder to apply an inverted T-shape girder for the formation of the composite beam. This paper intends to evaluate the behavior of the shear connectors and the flexural characteristics of the composite beam made of the inverted T-shape girder and UHPC slab using 16 specimens considering the compressive strength of concrete, the mixing ratio of steel fiber, the spacing of shear connectors and the thickness of the slab as variables. In view of the test results, it seemed that the appropriate stud spacing should range between 100 mm and 2 or 4 times the thickness of the slab. Moreover, the relative displacement observed in the specimens showed that ductile behavior was secured to a certain extent with reference to the criteria for ductile behavior suggested in Eurocode-4. The specimens with large stud spacing exhibited larger values than given by the design formula and revealed that the shear connectors developed larger ultimate strength than predicted owing to the action of UHPC and steel after non-composite behavior. Besides, the specimens with narrow stud spacing failed suddenly through compression at the upper chord of UHPC before reaching the full capacity of the shear connectors.
최근 일반적인 콘크리트의 단점인 낮은 인장강도 및 휨강도와 취성파괴를 극복하기 위하여 초고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 주목받고 있다. 본 논문에서는 UHPC의 장점을 극대화하기 위하여 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부 플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하여, 콘크리트 압축강도, 섬유 혼입률, 전단연결재 간격 및 바닥판 두께 등의 변수를 가지는 역T형 거더와 UHPC 바닥판을 합성한 합성보를 16 개 제작하고 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 실험적으로 파악하고자 하였다. 실험결과를 기준으로 볼 때, 향후 UHPC의 경우 스터의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2 또는 4 배 사이로 규정함이 적절할 것으로 예상된다. 또한 대부분 실험 부재의 특성 상대변위는 Eurocode-4의 기준을 만족하므로 연성 거동을 확보하는 것으로 판정되었으며, 전단연결재 간격이 넓은 부재는 설계식의 값보다 실험값이 크게 나와, 비합성 거동 후 UHPC와 강재로 전단연결재 예상저항하중보다 더 큰 극한강도를 발휘하며, 전단연결재 간격이 좁은 부재는 전단연결재가 스스로의 능력에 도달하기 전에 UHPC 상연에서 압축파괴가 급격히 발생됨을 알 수 있었다.
