보강방법으로 많이 사용되고 있는 CFRP Plate 접착 공법은 보강된 부재의 내력 증가에 아주 효과적이나 에폭시를 이용하여 표면 부착하는 특성상 충분한 성능을 발휘하지 못하고 보강 판의 탈락으로 파괴에 이르는 조기파괴(premature failure)의 파괴 특성을 보인다. 이러한 보강 실험체의 파괴 특성은 철근비, 콘크리트 강도, 보강재 종류, 보강길이, 접착제인 에폭시의 물성 등의 변수들에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 CFRP Plate로 휨 보강된 RC 보의 구조적 거동 및 보강재 조기 탈락에 대한 보완으로 보강 CFRP-Rod를 이용한 표면매립공법의 휨 성능효과를 보기 위하여 수행된 실험결과를 비교 고찰한다. CFRP Plate 외부부착 공법을 적용한 RC 보강보의 주요 변수로는 보강재 길이, 보강위치(보의 인장면 및 측면), 단부 보강철물 유무 등의 실험변수로, CFRP-Rod는 보강재 길이를 변수로 하여 실험을 수행하였다.
This paper is an experimental study on the flexural strength and ductility capacity of reinforced high performance concrete beams with the concrete which has compressive strength of 600~700kg/$\textrm{cm}^2$, slump value of 20~25cm and slump-flow value of 60~70cm. Total 8 beams with different tensile reinforcement ratio and pattern of loading were tested. Form the results of reinforced high performance concrete beams, the equivalent stress block parameters proposed by MacGregor et al. or New Zealand code are recommended to use. Also, an extreme fiber concrete compressive strain of reinforced high performance concrete beams are distributed 0.0033~0.0048. In reinforced high performance concrete beams, reinforcement ratio in order to insure curvature ductility index 2 and 4 propose by ACI code should be less than those of reinforced normal strength concrete beams.
본 연구는 700kgf/$\textrm{cm}^2$ 고강도 콘크리트에서 횡보강근 형태, 체적비 그리고 횡보강근 항복강도에 따른 고강도 콘크리트기둥의 거동을 규명하기 위한 실험연구이다. 기둥은 중심축내력의 30%에 해당하는 일정축력과 수평방향의 반복 휨모멘트를 받는다. 본 연구에서 사용된 변수는 횡보강근 체적비(Ps=1.58, 2.25%), 횡보강근 형태(hoop-type, cross-type, diagonal-type) 그리고 횡보강근 항복강도(fy=5,600, 7,950 kgf/$\textrm{cm}^2$)이다. 실험결과로 모든 기둥의 휨강도는 현행규준의 등가응력블럭에 근거하여 산정된 휨강도보다 낮게 나타났다. 횡보강근을 ACI 규준 요구량보다 42%증가시킨 기둥 시험체는 연성적인 거동을 보였다. 그리고, 본 연구에서 적용한 축력비 0.3 P/PO하에서 고강도급 횡보강근을 사용한 시험체의 연성이 저강도급 횡보강근을 사용한 시험체의 경우보다 같거나 다소 큰 경향을 보이고 있었다.
An experimental investigation on the behaviour of concrete beams reinforced with various reinforcement, including ordinary steel bars, CFRP bars and CFRP prestressed concrete prisms(PCP). The main variable in the test program was the level of prestress and the cross section of PCP.The modes of failure and the crack width were observed. The results of load-deflection and load-crack width characteristics were discussed. The results showed that the CFRP prestressed concrete prisms as flexural reinforcement of concrete beams could limit deflection and crack width under service load and PCP can overcome the serviceability problems associated with the low elastic modulus/strength ratio of CFRP.
This study attempts to suggest bending reinforcement method by applying bending reinforcement to composite profile beam in which the concept of prefabrication is introduced. Profile use can be in place of framework and is effective in improvement of shear and bending strength and advantageous in long-term deflection. As a result of experiment, MPB-CB2 with improved module had higher strength and ductility than the previously published MPB-CB and MPB-LB. In case of bending reinforcement with deformed bar and built-up T-shape section based on MPB-CB2, the MPB-RB series reinforced with deformed bar were found to have higher initial stiffness, bending strength and ductility than the MPB-RT series. The less reinforcement effect of the MPB-RT series might be caused by poor concrete filling at the bottom of the built-up T-shape. In comparison between theoretical values and experimental values using minimum yield strength, the ratio between experimental value and theoretical value was shown to be 0.9 or higher except for MPB-RB16 and MPB-RT16 that have more reinforcement compared to the section, thus it is deemed that the reinforced modular composite profiled beam is highly applicable on the basis of minimum yield strength.
Seismic strengthening is essential for existing bridge piers which are deficient to resist the earthquake. The concrete and CFRP jackets with a bottom-anchoring method are used to strengthen railway bridge piers with low reinforcement ratio. Quasi-static tests of scaled down model piers are performed to evaluate the seismic performance of the original and strengthened bridge pier. The fracture characteristics indicate that the vulnerable position of the railway bridge pier with low reinforcement ratio during earthquake is the pier-footing region and shows flexural failure mode. The force-displacement relationships show that the two strengthening techniques using CFRP and concrete jackets can both provide a significant improvement in load-carrying capacity for railway bridge piers with low reinforcement ratio. It is clear that the bottom-anchoring method by using planted steel bars can guarantee the CFRP and concrete jackets to work jointly with original concrete piers Furthermore, it can be found that the use of CFRP jacket offers advantages over concrete jacket in improving the energy dissipation capacity under lateral cyclic loading. Therefore, the seismic strengthening techniques by the use of CFRP and concrete jackets provide alternative choices for the large numbers of existing railway bridge piers with low reinforcement ratio in China.
This experimental study was conducted to investigate beam strengthening of RC buildings with expended steel plate(ESP) in rural area. Nine test specimens were manufactured, whose variables were tensile steel ratio and the amount and the shape of expanded steel plate. The test results indicated that strengthened beams with ESP showed the improvement of flexural strength of 50%~90%, and the beam strengthening of U type was excellent for shear reinforcement as well as flexural reinforcement, more over, the honeycomb shape of ESP and anchor bolts for development of ESP were very effective.
철근콘크리트 교량에 대한 대부분의 내진설계기준들은 전체 교량 시스템의 붕괴를 방지하기 위한 성능보장설계를 암시적 또는 명시적으로 적용하고 있다. 이러한 개념 및 규정들을 명시하는 이유는 교량 전체 시스템에 설계지진하중이 작용하는 동안 철근콘크리트 교각들이 완전한 소성회전성능을 발휘할 때까지 구조적인 다른 구성요소들의 취성적인 파괴를 방지하기 위함이다. 이를 위해 철근콘크리트 교량에 대한 내진설계기준들에서는 취성적인 전단파괴를 피하도록 규정하고 있다. 성능보장의 중요한 요소 중의 하나가 교각의 연성거동을 보장하기 위한 전단강도가 충분히 확보되어야 하고 신뢰할 수 있어야 한다. 실험체 8개에 대하여 실험을 수행하였으며 모든 실험체에서 변위비 1.5%에서 다수의 휨-전단 균열이 발생되었고 최종단계까지 균열폭이 증가되었고 균열이 진전되었다. 휨-전단 균열의 각도는 부재 축과 $42^{\circ}{\sim}48^{\circ}$의 범위로 계측되었다. 본 연구에서는 실험에서 계측된 횡방향철근이 부담하는 전단강도에 대한 분석을 중심으로 하였다. 횡방향철근이 부담하는 전단강도, 축력 작용에 의한 전단강도, 콘크리트에 의한 전단강도 등 3요소에 대해 분석하였고 비교하였다. 실험체들의 콘크리트 응력은 도로 교설계기준의 응력한계를 초과하였다.
Jiao, Chiyu;Li, Jianzhong;Wei, Biao;Long, Peiheng;Xu, Yan
Earthquakes and Structures
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제17권5호
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pp.435-445
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2019
The collapses of curved bridges are mainly caused by the damaged columns, subjected to the combined loadings of axial load, shear force, flexural moment and torsional moment, under earthquakes. However, these combined loadings have not been fully investigated. This paper firstly investigated the mechanical characteristics of the bending-torsion coupling effects, based on the seismic response spectrum analysis of 24 curved bridge models. And then 9 reinforced concrete (RC) and circular column specimens were tested, by changing the bending-tortion ratio (M/T), axial compression ratio, longitudinal reinforcement ratio and spiral reinforcement ratio, respectively. The results show that the bending-torsion coupling effects of piers are more significant, along with the decrease of girder curvature and the increase of pier height. The M/T ratio ranges from 6 to 15 for common cases, and influences the crack distribution, plastic zone and hysteretic curve of piers. And these seismic characteristics are also influenced by the compression ratio, longitudinal reinforcement ratio and spiral reinforcement ratios of piers.
FRP rebar와 콘크리트의 취성적인 재료특성때문에 FRP rebar를 사용한 콘크리트 휨 부재는 균형 보강비 이하의 저보강 설계시 극한상태에서 FRP rebar의 파단에 따른 급작스런 취성파괴가 발생한다. 따라서 일반철근콘크리트와 달리 균형보강비 이상으로 설계한다. 또한 부족한 연성을 보완하고 충분한 예비강도를 확보하기 위하여 철근콘크리트보다 안전한 휨 강도감소계수가 요구된다. ACI 440.1R-06에서는 FRP rebar의 사용한 콘크리트 휨 부재의 파괴형태에 따라 서로 다른 휨 강도감소계수를 제안하고 있으며, 또한 다양한 재료로 개발되어진 모든 FRP rebar에 동일한 휨 강도감소계수를 적용하고 있다. 이는 FRP rebar로 균형보강비 이상 보강된 콘크리트 휨부재의 휨 강성 증대효과를 고려하지 못하는 것이며, 다양한 FRP rebar 사용을 제한하는 것이라 할 수 있다. 따라서 다양한 FRP rebar의 종류와 보강비의 변화에 따라 다른 휨 강도감소계수를 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되며, 본 논문에서는 GFRP rebar로 보강된 콘크리트보의 휨 강도감소계수 보정식을 신뢰성해석을 통하여 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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