• 콘크리트학회지
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• 제11권1호
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• pp.191-200
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• 1999

집중하중을 받는 단순지지 철근콘크리트 깊은 보를 대상으로 콘크리트의 압축강도, 전단스팬비, 웨브 수직 및 수평 보강철근비를 변수로 하여 깊은 보의 구조거동과 전단강도를 실험적으로 조사하였으며, 각 변수의 영향을 고찰하고 규준식 및 제안식 등과 비교, 검토하였다. 42개의 시험체를 실험한 결과, 모든 시험체는 전단스팬 내에서 콘크리트의 과도한 균열 및 압괴에 의해 파괴되었고, 시험체의 초기강성은 압축강도에 관계없이 전단 스팬비가 작을수록 크게 나타났으며, 경사균열 발생 이후 보의 강성이 점진적으로 감소되었다. 전단스팬비가 증가함에 따라 경사균열 및 최대하중은 일정하게 감소하며, 콘크리트 압축강도가 증가할수록 최대하중은 증가하나 경사균열 하중은 거의 변화가 없었고, 전단스팬비의 증가에 따라 콘크리트의 압축강도가 전단강도에 미치는 영향 또한 일정하게 감소하는 것으로 보인다. 웨브의 전단보강근 효과는 전단스팬비의 영향을 받으며, 전단스팬비가 작아지면 수평보강근의 효과가, 전단스팬비가 커지면 수직보강근의 효과가 상대적으로 커짐을 알 수 있었다. 실험결과와 비교하여, 이론식은 de Paiva의 제안식이, 규준식은 CIRIA guide가 실험결과에 가장 부합하는 것으로 나타났으며, 국내 규준식은 실험값에 비해 상당히 낮은 강도로 계산되고 있어 안전 측에 있는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권2호
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• pp.119-127
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• 1996

본 연구는 철근콘크리트 부재의 3차원 재료적 비선형해석을 하기 위한 것이다. 콘크리트는 3축 비선형 응력-변형률 거동, 균열, 파쇄 및 변형률완화를 포함하는 3차원 16절점 고체요소를 사용하고, 철근은 변형률경화를 갖는 3차원 3절점 트러스요소를 사용한다. 균열 후 골재의 맞물림을 고려하는 유효전단계수를 평가하기 위해서 균열의 진행여부에 따른 전단유지계수를 도입하였으며, 수치해를 얻기 위해 수정뉴턴방법을 사용하였다. 가우스점에서의 해석결과는 그래픽으로 확인된다. 수치예제로서 Krahl의 철근콘크리트 보와 Hedgren의 철근콘크리트 쉘을 채택하여 해석결과와 비교하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.110-117
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• 2002

공용하중의 증가 등에 따른 교량 바닥판의 성능향상 시 바닥판 두께, 콘크리트 강도, 철근강도 그리고 철근비와 더불어 보강재비에 의하여 바닥판의 파괴양상은 바뀌어 질 수 있다. 일반적으로 교량 바닥판의 파괴양상은 주철근 및 배력철근의 항복 이후에 펀칭전단파괴가 발생하는 것으로 나타나고 있으며, 외부부착공법을 적용함에 있어서 이러한 파괴양상을 유지해야 될 것으로 판단된다. 본 연구에서는 바닥판에 사용된 철근비 및 보강재비 등을 주요변수로 하여 항복선 이론 및 소성 펀칭모델 등을 적용한 항복강도 및 파괴강도를 해석하였으며, 철근비에 따른 임계보강재량을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.79-87
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• 1991

본 논문에서는 단조증가하중을 받는 철근콘크리트 쉘구조의 탄성, 비탄성, 극한영역등 모든 응력상태에 대한 재료적(材料的), 기하학적(幾何學的) 비선형(非線形) 해석(解析)을 위해서 유한요소법에 의한 수치해법(數値解法)을 개발하였다. 유한요소로서는 면회전단변형을 고려하여 Degeneration 방법에 의해 유도된 8절점 Serendipity 등매개변수 요소를 사용하였으며, 두께방향에 대한 철근과 콘크리트의 재료성질을 고려하기 위하여 층상화기법(層狀化技法)을 도입하였다. 기하학적(幾何學的) 비선형성(非線形性)은 Von Karman의 가정에 기본을 둔 total Lagrangian formulation에 의해 고려하였으며, 재료적(材料的) 비선형성(非線形性)에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 중에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용했으며, 철근에 대해서는 1축 응력상태로 가정하여 등가의 분산분포된 철근량으로 모델화하였다. 차후 논문( )의 수치예제를 통하여 본 논문의 해석방법이 기하학적(幾何學的), 재료적(材料的) 비선형성(非線形性)을 고려한 임의형상의 철근콘크리트 쉘구조의 해석에 적합한 방법임을 입증하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1065-1079
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• 2014

철근콘크리트 코벨의 파괴거동은 코벨의 전단경간비 및 주인장 철근비를 포함한 여러 변수들로 인해 복잡하다. 이 논문에서는 철근콘크리트 코벨의 강도 및 거동 특성을 논리적이고 합리적인 방법으로 반영하여 전단경간비가 1.0 이하인 철근콘크리트 코벨을 설계할 수 있는 단순한 형태의 1차 부정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 부정정 스트럿-타이 모델을 정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델로 변환시켜 현행 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 코벨의 설계를 가능하게 하는 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율 결정 시 스트럿과 타이의 재료적 비선형 거동을 고려할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델의 비탄성 구조해석을 통해 철근콘크리트 코벨의 강도 및 거동을 지배하는 전단경간비, 주인장 철근비, 수직하중에 대한 수평하중의 비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 주요설계변수들의 영향을 반영하였다. 이 연구에서 제안한 부정정 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 적합성을 검증하기 위해 파괴실험이 수행된 다수의 철근콘크리트 코벨의 극한강도를 평가하였으며, 그 결과를 ACI 318-11의 전통적인 설계기준 및 정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델을 기반으로 하는 현행 주요 설계기준의 스트럿-타이모델 방법에 의한 평가결과와 비교분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.407-414
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• 2012

이 연구의 목적은 매립형 유공 GFRP(glass fiber reinforced polymer) 판으로 보강된 철근콘크리트 보의 전단 거동에 관하여 실험적으로 연구하였다. 보강재의 형상, 보강면적, 보강재 두께 및 폭의 영향을 변수로 선정하였다. 전단 경간비가 2.8인 일반보 총 9개의 시험체에 대한 전단실험을 수행하였다. GFRP 판이 철근 스터럽으로 보강한 경우보다 단위보강면적당 전단강도가 3.6배 향상되었다. 보강면적에 따른 전단성능을 평가한 결과 전단보강면적이 증가함에 따라 전단강도도 증가하였다. 보강재의 형상에 따라 전단성능의 영향을 평가한 결과 평행사변형 GFRP 판이 기본격자형 GFRP 판보다 전단강도가 우수한 것으로 나타났다. 일정한 보강면적에서 보강재의 폭 및 두께를 변수로 두었을 때 폭이 증가할수록 전단성능이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로, GFRP 판으로 전단 보강된 철근콘크리트 보의 ACI 318M-08 기준식에 의한 최대전단강도와 실험에 의한 최대전단강도를 비교하였다. 또한, ACI 318M-08, CSA-04, EC2-02 기준식의 최대전단보강면적과 시험체의 최대전단보강면적을 비교하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.8-16
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• 2023

이 연구에서는 흙막이용 CIP(cast in placed pile)를 영구적인 지하외벽으로 활용하기 위해 제시한 CSB(confined socket bolt) 전단연결재의 전단 성능을 평가하였다. CSB 전단 성능 평가를 위한 푸쉬아웃(push-out) 실험의 주요 변수는 CIP의 종류, CSB 전단연결재 종류, L/d, 무근 콘크리트, 방수재 및 철근콘크리트 말뚝의 압축강도로 설정하였다. 실험결과, H-형강 말뚝 실험체들의 파괴모드는 모두 CSB 전단연결재 파단에 의해 지배되었다. 철근콘크리트 말뚝 실험체들의 파괴모드는 철근콘크리트 말뚝의 압축강도가 증가할수록 콘크리트의 파괴보다 CSB 전단연결재의 파단에 의해 지배되었다. 고강도 볼트 및 이형철근의 CSB 전단연결재 실험체의 최대 내력은 일반강도 볼트의 CSB 전단연결재 실험체에 비해 H-형강 말뚝의 경우 약 1.22배 및 1.20배 높았으며, 철근콘크리트 말뚝의 경우 약 1.10배 및 1.16배 높았다. 그리고 푸쉬아웃 실험에서 최대 내력은 CSB 전단연결재의 길이 및 철근 중첩에 대한 영향이 미미하였다. KDS 기준에 의해 산정된 전단내력은 실험결과를 안전측으로 평가하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권4호
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• pp.149-159
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• 1996

최근의 건설 재료의 발전은 인공경량골재의 대량생산을 가능케 했으며 이를 사용한 경량고강도콘크리트의 발전을 가속화시켰다. 경량고강도콘크리트는 Dead Load를 감소시켜 건설비용을 경감시킬 뿐만 아니라 자중 감소로 인하여 지진 등에도 적절히 대응할 수 있는 재료이다. 그러나 대부분의 연구가 보통중량 골재를 사용한 고강도 콘크리트에 대한 연구이고, 경량골재를 사용한 고강도콘크리트에 대해서는 그 연구 결과가 많지 않다. 일반적으로 철근콘크리트 보의 전단강도는 콘크리트의 압축강도, 인장철근비, 전단스팬비, 그리고 전단보강철근의 유무에 영향을 받는다고 한다. 이에 본 연구에서는 전단스팬비(a/d = 1.5, 2.5, 3.5, 4.5)와 전단보강철근( ${\rho}_8= 0%$, 1.136%)을 변수로 한 총 8개의 시험체를 가지고 경량고강도콘크리트의 전단거동에 관한 특성을 규명하고자 전단실험을 행했다. 실험결과들은 ACI 규준식 및 Zsutty의 제안식과 비교 검토되었다. 그 결과 ACI(11-3)식과 (11-6)식은 경량콘크리트 보에서도 적용 가능하고, 또한 Zsutty 의 제안식도 전단스팬비(a/d)가 1.5인 경우를 제외하고는 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.337-345
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• 2009

본 연구에서는 탄소섬유판이 외부 부착, 표면 매입 그리고 외부부착 및 표면매입이 혼합된 보강 방식의 철근콘크리트 부재의 전단 거동 및 전단 보강 효과를 구명하고자 하였다. 본 연구 결과, 표면매입 탄소섬유판 및 외부부착과 표면매입으로 혼용된 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 보의 전단 강성 및 극한 전단강도는 섬유판으로 보강되지 않은 보에 비하여 크게 증진되는 것으로 나타났다. 표면매입 탄소섬유판 및 외부부착과 표면매입으로 혼용된 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 보의 파괴는 전단균열로 시작되었으며, 하중이 증가함에 따라 하중 재하점과 가장 인접한 매입 탄소섬유판 하단 모서리에서 발생한 휨 균열은 하중재하점 방향으로 급격하게 진행되었고, 하중 재하점과 휨 균열을 연결하는 압축파괴가 발생되었다. 이러한 사실은 매입 섬유판의 전단보강 효과가 매우 우수하여 보가 전단으로 파괴되지 않고 섬유판이 매입 보강되지 않은 휨 구역에서 압축파괴가 발생하고 있음을 설명하고 있다. 매입 탄소섬유판 보강부재 및 탄소섬유판 부착 및 매입을 혼용한 부재에서는 매입 탄소섬유판의 변형률이 각각 0.45% 및 0.35%로 나타났으며, 외부 부착 탄소섬유판의 변형률이 약 0.3%로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.621-630
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• 2006

산업부산물을 활용한 고강도 경량 콘크리트 보의 역학적 거동 구명과 함께 경량 콘크리트 보의 이론식을 바탕으로 합리적인 전단강도식을 제안하였다. 보는 경량 골재를 사용한 고강도 경량 콘크리트 보(L) 8개와 일반 골재를 사용한 고강도콘크리트 보(H) 4개의 실험체를 제작하였다. 그리고 전단스팬비(a/b=1.5, 2.5, 3.5, 4.5), 인장철근비(${\rho}$=0.57, 1.0, 1.59, 2.3%), 콘크리트의 압축강도(35.4, 65.3MPa)를 주요 변수로 설정하여 실험하였다. 이로부터 보에 대한 하중-처짐관계 및 변형률 분포, 파괴성상, 최대내력 등에 대하여 측정하였다. 또한 보의 전단강도식의 제안을 위하여 사인장 균열 강도와 극한전단강도로 세분화하여 기존 제안식과 규준식에 적용시켜 상호 비교 분석을 하였다. $V_{cr}$에 있어서는 a/b=2.5 이상에서는 ACI 규준식과 Zsutty제안식에서 감소하는 결과였지만, Mathey의 제안식에서는 약간의 상승 경향을 보였다. 또한, ${\rho},\;f_c$의 증가에 따라 $V_{cr,\exp}/V_{cr,cal}$은 과대평가의 경향이 나타났다. 한편, $V_{u, \exp}/V_{u,cal}$에서는 통계적인 방법으로 유도된 Zsutty의 제안식이 실험결과와의 일치성에서 좋은 결과를 보였다. 이 식으로부터 유도 수정된 전단강도에 대한 제안식은 $V_{cr},\;V_u$에서 합리적으로 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안된 전단강도 식은 경량 콘크리트의 전단스팬비, 인장철근비, 콘크리트 압축강도의 변화에 따른 전단내력을 합리적으로 평가하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.