The Effect of Variation of Design Parameters on the Flexural Behavior of UHPFRC Beams

This paper studies the bending behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) beams focused on the effect of variation in major material design parameters such as tensile strength, elastic modulus of UHPFRC, and rebar ratio. Analytical results show that the variation in the range of ${\pm}20%$ in the tensile strength of UHPFRC causes the significant difference in ${\pm}8{\sim}9%$ of bending strength compared to the reference condition. The variation of elastic modulus in UHPFRC rarely causes the effect on the bending strength of the UHPFRC section, whereas causes the difference in the slopes of moment-curvature curves, indicating different bending stiffness of UHPFRC sections. For the rebar with yield strength of 400MPa, the bending strength of SC120f is increased by 30, 67, and 99% when the rebar ratio is 1.0, 1.5, and 20%, respectively, compared to the rebar ratio of 0.5%. Therefore, it is observed that the variation of rebar ratio significantly affects the difference in bending strength of UHPFRC beams. However, as the compressive strength of UHPFRC becomes greater, the effect of rebar ratio on the increase of bending strength is decreased.

UHPFRC 보 휨 거동에 대한 설계변수 변동의 영향

이 연구에서는 UHPFRC의 주요 재료특성관련 설계변수로써 UHPFRC의 인장강도의 변동, 탄성계수의 변동 및 인장철근비의 변동이 UHPFRC의 휨강도에 미치는 영향을 해석적으로 파악하고자 하였다. UHPFRC의 인장강도 변동량이 ${\pm}20%$일 때 휨강도 예측 결과는 ${\pm}8{\sim}9%$ 수준의 휨강도 변동을 나타낸다. 수치 해석 결과는 UHPFRC의 인장강도의 변동이 휨강도 예측 수준에 큰 영향을 미치는 것을 나타낸다. 탄성계수 변동에 따른 휨모멘트-곡률 곡선 예측 결과는 곡선의 기울기, 즉 휨강성의 차이를 나타내고, 휨강도는 뚜렷한 차이를 나타내지 않는다. 한편, 철근항복강도가 400MPa인 경우, 철근비가 0.5%일 때에 비해 철근비가 1.0, 1.5 및 2.0%일 때 SC120f의 휨강도는 각각 30, 67 및 99%만큼 증가한다. 또한, 철근비가 0.5%일 때에 비해 철근비가 1.0, 1.5 및 2.0%일 때 SC150f의 휨강도는 각각 29, 57 및 86%만큼 증가하고, SC180f의 휨강도는 각각 25, 50 및 70%만큼 증가하였다. 따라서 철근비 변동에 따라 UHPFRC의 휨강도는 큰 영향을 받음을 나타내고, 콘크리트 설계기준 압축강도가 클수록 철근비 증가에 따른 휨강도 증가율은 더 작음을 나타낸다.