콘크리트는 재료적으로 인장에 취약하고 변형에 취성이 크다는 태생적 단점을 갖고 있다. 콘크리트 조직에 인장에 강한 작은 섬유를 혼합한 섬유보강콘크리트는 이러한 취약점을 보완할 수 있는 좋은 방법으로 간주되었으며, 많은 종류의 섬유재료와 방법들이 제안되었다. 그러나 이 섬유보강콘크리트에도 아직까지 해결하지 못한 문제로서 균질한 배합이 힘들고 높은 체적비를 갖는 섬유 혼입의 어려움 등이 있다. 최근에 새로운 개념의 규칙적 다공질 금속(periodic cellular metal)이 개발되어 기계 분야에 많이 적용되고 있는 철선으로 직조된 카고메 트러스가 있다. 이 논문은 기존 강섬유보강콘크리트의 현실적 문제점을 해결하기 위한 방법의 일환으로 카고메 트러스의 적용 가능성을 검토하기 위한 기초 실험 연구 결과를 정리한 것이다. 3종류의 카고메 트러스로 보강된 실험체와 동일한 제원의 수직스터럽으로 보강된 보 실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 카고메 트러스 보강 실험체에서는 강도와 연성이 보통 스터럽 보강 보 보다 더 우수한 결과를 나타냈으며, 복부 보강재로서 우수한 기능을 할 수 있는 것으로 판명되었다.
철근콘크리트 보의 전단피로거동(剪斷疲勞擧動)에 관(關)해 실험적(實驗的)인 연구(硏究)를 실시하여, 수치해석(數値解析) 결과(結果)와 비교(比較) 검토하였다. 전단실험(剪斷實驗)은 정적실험(靜的實驗)과 피로파괴실험(疲勞破壞實驗)으로 구별하였는데, 정적실험(靜的實驗)에서는 3가지 경우의 시험부재(試驗部材) 4개를 제작하여 실험한 결과, 응력과 스터럽의 변형률 관계를 관찰하였고, 피로파괴실험(疲勞破壞實驗)에서는 4가지 경우의 시험부재(試驗部材) 11개를 제작하여 실험한 결과, 하중-중앙처짐 관계와 하중-인장철근 변형률 관계 그리고, 하중-스터럽의 변형률 관계를 관찰하였다. 100 만회(萬回)에 대한 부재(部材)의 피로강도(疲勞强度)는 정적극한강도(靜的極限强度)의 약 65%임을 확인할 수 있었다.
철근콘크리트보의 전단파괴는 급작스런 취성파괴 때문에 중요한 문제이며, 많은 실험결과들에 의하면 철근콘크리트 보의 전단강도에서의 크기효과는 철근콘크리트 부재의 중요한 특징임이 밝혀졌다. 철근콘크리트보의 크기가 점점 커짐에 따라 실험이 매우 어려워져 전단강도에대한 실험데이타나 경험공식을 얻기가 힘들어지며 이에 다른 철근콘크리트 보의전단강도의 크기효과에 대한 수치해석적 방법이 매우 중요하게 되었다. 본 연구에서는 스터럽이 없는 철근콘크리트보의 전단해석에 유한요소해석기법을 적용하였고 전단강도에대한 크기효과를 해석적으로 분석하였다. 또한 철근콘크리트 보의 전단강도에대한 크기효과에 영향을 주는 인자를 분석하였으며 영향인자를 몇몇 표준시방서를 포함한 주요 전단강도식과 비교하였다.
실물크기와 1/10축소모델의 부재거동 상사성을 검토하기 위하여 네 가지 형태의 실험을 수행하였다. : (1) P-$\Delta$효과를 가지는 장주의 실험, (2) 구속 띠철근의 유무에 따른 단주의 실험, (3)스터럽이 없는 단순보(전단)실험, (4) T형보 휨실험. 실험의 결과에 기초하여 다음의 결론을 도출하였다. : (1)장주의 P-$\Delta$효과는 1/10축소모델에서 거의 정확하게 상사할 수 있다. (2)단주의 띠철근에 의한 구속 효과는 1/10축소모델에서 대체로 상사할 수 있다. (3)스터럽이 없는 단순보의 파괴모드는 실물크기의 경우 전단취성파괴를 나타내었으나 1/10축소모델은 인장철근의 항복과 더불어 상당한 크기의 연성을 나타낸 후 사인장균열 심화에 뒤이은 압축 콘크리트 파괴를 나타내었다. (4) T형보에서 실물크기와 1/10축소모델의 거동은 매우 근사하게 나타났다.
본 연구에서는 고강도철근콘크리트 보-기둥 접합부의 고성능화 기술 즉 콘크리트의 고강도화, 접합부 영역의 손상을 최소화하고 보의 소성힌지를 보의 내측으로 완전히 이동함과 동시에 내진성능을 향상시키는 고성능 설계상세 기술 및 고인성섬유 복합모르타르을 도입한 시험체를 제작하고 실험을 수행하여 이력거동을 평가하였다. ${\blacksquare}$ 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 내진성능을 향상시키고, 보-기둥 접합면에 인접하여 발생하는 소성힌지를 보의 내측으로 이동시킬 목적으로 새로운 접합부 설계상세를 도입한 정착형 중간철근(1.5d)과 이중폐쇄스터럽 보강 시험체(HJCI)는 소성힌지의 이동은 물론 내진성능이 현저히 개선 되었다. ${\blacksquare}$ 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 철근배근 및 콘크리트 밀실타설의 문제점을 해소하고 기둥의 띠철근 및 보의 스터럽을 고인성섬유 복합모르타르(HDFRM)로 대체한 실험체 (HJRP)의 경우 안정적인 이력거동, 충분한 내력확보 및 만족스런 파괴형태를 나타내었다.
무량판 구조의 슬래브-기둥 접합부는 뚫림전단파괴에 취약하여 구조 성능을 향상시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 새로운 슬래브-기둥 접합부 전단 보강 방법인 래티스 보강의 강도와 변형 능력을 평가하기 위한 실험 연구를 실시하였다. 주기 횡 하중을 받는 4개의 래티스 보강 접합부에 대한 실험을 실시하였으며, 비교를 위하여 전단 무보강 시험체, 스터드 레일, 전단 밴드, 스터럽 등 다양한 기존의 전단 보강 방법으로 보강된 실험체에 대하여 실험을 실시하였다. 실험 결과, 래티스 보강은 강도와 변형 능력면에서 모두 우수한 성능을 나타내었으며, 현행 기준의 예측 강도를 현저히 상회하는 강도를 나타내어 전단 보강에 매우 효율적인 보강 방법으로 평가되었다. 반면에 스터럽, 스터드 레일과 전단 밴드 실험체는 전단 무보강 실험체에 비하여 강도 증진 효과가 크지 않거나, 그 강도에 미치지 못하는 강도를 나타냈다.
This paper describes an attempt to develop a unified design approach for reinforced concrete short beam failing in shear based on a Arch Factor. Designing for short beam in shear is not as straightforward as designing for flexure due to the complicated interdependency of the variables involved and to the nonexistence of a rational theory tn current design code. Shear failure of reinforced concrete beams with stirrups is influenced greatly because of the actual geometrical shape(a/d) of the concrete and flexural reinforcement steel ratio, stirrup reinforcement ratio and concrete compression strength, size effect etc. The objective of this paper is to present a pilot study to develop a simplified physical model for estimating shear behavior of reinforced concrete short beams. The Key idea incorporated with this model is the Arch factor, introduced by Kim and White.
There is still a lack of knowledge and modelling relating to shear behaviour in reinforced concrete beams. The reason is that shear loading leads to complicated physical mecanisms, such as interlock action, dowel action, etc. Therefore, It is difficult that we make the ideal model of shear behaviour, while Truss model theory has been made good use of shear design because of simplicity and reasonableness. In this study, 6 T-type reinforced concrete beams were designed and made based on the two truss models, i.e, the plasticity truss model and the compatibility truss model, to observe shear strength of concrete and stress distribution of stirrups. 6 beams test pieces were tested with the following testing parameters. 1) specified concrete strength ; 270kg/$\textrm{cm}^2$, 400kg/$\textrm{cm}^2$ 2) with and without the steel fiber.
Recently, many researches for high-strength and high-durability concrete structure have remarkably been studied by adopting new construction material, fiber reinforced polymer (FRP). In connection with these research trend, the shearing capacity of concrete beams reinforced by GFRP stirrup which is developed in this study was evaluated. Experimental variables are span to depth ratio and spacing of shear reinforcement for test. In the result of test, the crack pattern, failure mode and shear load between shear steel reinforcement specimen and GFRP stirrup reinforcement specimen showed similar structural tendency. Therefore, it was investigated that the adaptability of shear-reinforced concrete structure with GFRP stirrup will be improved with further researches of shear design variables.
The objective of this study is to investigate the effect of concrete strength on the stirrup effectiveness factor(K) of reinforced concrete beams with stirrup based on previous test results(a/d$\geq$2.5). In the procedure of the estimation of K, it was assumed that the ultimate shear strength for beams without stirrup is equal to the concrete contribution to shear strength for beam with stirrup. A model equation for calculation the stirrup of compressive strength of concrete. It was shown that the stirrup effective factor of compressive strength of concrete. It wah shown that the stirrup effective factor is greater than 1.0 up to compressive strength 85MPa. Therefore the current ACI Code equation for predicting the shear strength and the stirrup effectiveness factor of 1.0 is conservative for nomal and high stength concrete beams with stirrup.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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