The shear behavior and reinforcement effects of simply supported reinforced concrete deep beams with web opening subject to concentrated loads have been scrutinized experimentally to verify the effects of structural parameters such as size, location and reinforcements of web opening. A total of 14 specimens were tested at the laboratory under two-point top loading. The shear span ratio was taken constantly 0.8, and various types of reinforcements based on truss models were adopted. In the tests, the effects of loction, reinforcements of web openings on the shear behavior, and crack initiation and propagation have been carefully checked and analyzed.
The shear behavior and strength of simply supported reinforced concrete deep beams with web opening subject to concentrated loads have been investigated experimentally on the effects of structural parameters such as location of web opening and reinforcements. A total of 12 specimens were tested at the laboratory under two-point top loading. The shear span-to-depth ratio was taken constantly 0.8, and various types of reinforcements based on truss models were adopted. In the tests, the effects of location, reinforcements of web openings on the shear behavior, and crack initiation and propagation have been carefully checked and analyzed. The test results have been compared with the formulas proposed currently being used and analyzed by nonlinear finite element method. Shear strengths obtained from the tests showed good matches with Kong and Ray's equation, and also with the results calculated by nonlinear finite element method.
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.
깊은 보의 실제 시공에서는 창호, 배관, 설비 등의 건축적 요구 조건과 각종 제약 조건에 의하여 복부에 개구부를 설치해야하는 경우가 많으며, 이러한 개구부를 갖는 깊은 보에서는 하중 전달 경로가 개구부의 위치와 크기 및 형태 등에 큰 영향을 받게 된다. 이 연구는 양단이 단순지지되어 있는 철근콘크리트 질은 보를 대상으로 하여, 전단경간비와 콘크리트 강도, 복부 보강형태 및 개구부의 위치 등 여러 구조 변수가 깊은 보의 최대 전단내력과 균열 발생 및 진전, 파괴형태 등에 미치는 영향을 실험을 통해 조사하고 이론과 비교하였다 실험 결과, 깊은 보의 거동은 복부의 대각균열 형성과 크게 연관되어 있으며, 전단경간비와 개구부의 영향에 따라 내력이 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이론식으로는 Kong의 제안식과 Ray의 제안식이 비교되었으며 개구부의 크기가 커 다소 오차를 보이는 X 계열 시험체를 제외하면 Kong과 Ray의 제안식 모두가 깊은 보의 극한 전단강도를 적절히 예측할 수 있는 것으로 조사되었다.
Eun, Hee Chang;Yang, Keun Hyeok;Lee, Young Ho;Chung, Heon Soo
Architectural research
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제7권2호
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pp.55-60
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2005
Based on an experimental study, this study provides an equation to describe the shear strength of high-strength concrete deep beams with rectangular openings and without web reinforcements. Twenty-four concrete deep beams were tested with the variables of concrete strength, size of web opening, and shear span-to-depth ratio. The proposed equation is expressed as the sum of the shear strength provided by longitudinal bars and concrete. It is illustrated that the proposed equation predicts the load-carrying capacity of the deep beams more properly than the experimental equations proposed by other researchers.
The shear behavior of simply supported reinforced concrete deep beams subject to concentrated loads has been scrutinized experimentally to verify the influence of the structural parameters such as shear span ratio, and the horizontal and vertical web reinforcements. A total of 27 specimens has been tested at the laboratory. In the tests all specimens have failed in shear causing inclined cracks from the load application points to the supports. The load bearing capacities have changed significantly depending on the shear span ratio. The effects of the vertical and horizontal reinforcements on the shear strength and crack initiation and propagation have been carefully checked and analyzed.
In this paper, a strut-and-tie model approach has been proposed to directly calculate the amount of reinforcements in deep beams, and the force transfer mechanisms for this approach were investigated using linear finite element analysis. The proposed strut-and-tie model provides quite similar force transfer mechanisms to the results of linear finite element analysis for the 28 deep beams. The load-carrying capacities calculated from the proposed method are both accurate and conservative with little scatter or trends for the 214 deep beams. The deep beams have different concrete strengths including high-strength, various combinations of web reinforcements, and wide range of and a/d ratios. Good accuracy was also obtained using VecTor2, nonlinear finite element analysis tool based on the Modified Compression Field Theory. Since the proposed method provides a safe and reliable means for design of deep beams, this can serve to improve design provisions in future adjustments and development of design guidelines.
Reinforced concrete deep beams with conpressive strengths in the range of 500kg/$\textrm{cm}^3$~750kg/$\textrm{cm}^3$ were tested under two-point loding. All the beams were singly reinforced with main steel percent $\rho$=1.29% and with nominal percentage of vertical shear reinflrcements $\rho_v$=0.26%. According to shear-span to depth ratio a/d. The beams were tested for four horizontal shear reinforcement ratio $\rho_h$, ranging from$\rho_h$=0.0 to $\rho_h$=0.53. The results indicate that the horizontal shear reinforcements of beams have an effect on failure load and on ductile behavior of deep beams. The test results are compared with predictions based on the current ACI Building Code. The computated reports in the paper will have designers assured for design of high strength concrete deep beam. Though ACI Code is relatively conservative and tend to non-economical, ACI Code has the merit that is easy to use.
The shear behavior of reinforced concrete deep beams with web opennings has been scrutinized experimentally to verify the influences of the structural parameters such as size, shape, location and reinfrocements of web openings, and shear span ratio. A total of 22 specimens has been tested under one or two point loading conditions at the laboratory. In the tests most specimens have shown shear failures with inclined cracks from the loacing points to the supports through openings. The ultimate strengths of the specimens measured from the tests have shown wide differences depending on the locations of the openings which deter the formation of the compression struts between the loading points and the supports. The effects of the reinforcements and the geomtry of the openings on the shear strengths and the crack developments have been carefully checked and analyzed.
이 연구에서는 높이가 400 mm인 중공슬래브(Hollow-Core Slab, 이하 HCS)의 구조성능을 평가하기 위한 실대형 실험을 수행하였으며, 기존의 압출성형방식이 아닌 단일몰드방식을 적용하여 총 4개의 HCS를 제작하였다. 실험의 주요 변수는 토핑콘크리트의 유무, 전단보강근의 배치 유무 및 위치로 설정하였으며, 실험체들의 균열패턴 및 하중-변위 응답을 상세히 분석하였다. 실험결과 전단철근이 배치된 HCS 실험체들은 휨강도를 달성하였고, 이후에 최종적인 파괴는 사인장균열에 의하여 지배되었으며, HCS 유닛 웨브 내에 전단철근이 배치되지 않은 실험체들의 경우 설계기준을 통해 산정된 공칭휨강도를 발현하지 못하였다. 전단철근을 HCS 유닛에 배근 할 경우에는 전단강도가 약 8~23% 증가하는 것으로 나타났으며, HCS의 중공을 철근콘크리트로 보강하는 방법보다 전단성능 향상에 더 효과적인 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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