[학위논문]철근콘크리트 연속 깊은 보의 구조적 거동에 대한 개구부 보강철근의 영향 Effect of Web Reinforcement around Openings on the Structural Behavior of Reinforced Concrete Continuous Deep Beams원문보기
<국문초록> 본 연구의 목적은 개구부를 갖는 철근콘크리트 연속 깊은 보의 개구부 보강철근에 따른 경사 균열 폭, 전단내력 및 최대내력을 평가하는데 있다. 개구부를 갖는 철근콘크리트 연속 깊은 보 22개와 개구부 없는 연속 깊은 보 2개가 파괴시까지 실험되었다. 주요 변수는 전단경간비, 개구부 위치 및 개구부 보강근 배근형태이다. 모든 시험체 단면의 폭()은 160 mm, 깊이()는 600 mm이고, 상부와 하부 주철근비는 0.01이며, 콘크리트 설계강도는 50 MPa이다. 전단경간비()는 0.6과 1.0으로 고려하였다. 모든 시험체의 전단경간 면적에 대한 개구부의 면적비는 0.1로 일정하게 하였다. 즉 개구부의 폭과 깊이는 각각 와 이었다. 개구부가 외부 및 내부전단경간에 위치할 경우에 개구부의 중심과 전단경간의 중심을 일치하여 설치하였다. 개구부 보강근의 배근형태는 4가지의 경우로 무보강, 수직보강, 수평보강, 경사보강이다. 개구부 하부의 보강근의 영향을 평가하기 위해 2가지 경우로 구분하였다. 개구부 상부에만 보강근이 배근된 경우를 ...
<국문초록> 본 연구의 목적은 개구부를 갖는 철근콘크리트 연속 깊은 보의 개구부 보강철근에 따른 경사 균열 폭, 전단내력 및 최대내력을 평가하는데 있다. 개구부를 갖는 철근콘크리트 연속 깊은 보 22개와 개구부 없는 연속 깊은 보 2개가 파괴시까지 실험되었다. 주요 변수는 전단경간비, 개구부 위치 및 개구부 보강근 배근형태이다. 모든 시험체 단면의 폭()은 160 mm, 깊이()는 600 mm이고, 상부와 하부 주철근비는 0.01이며, 콘크리트 설계강도는 50 MPa이다. 전단경간비()는 0.6과 1.0으로 고려하였다. 모든 시험체의 전단경간 면적에 대한 개구부의 면적비는 0.1로 일정하게 하였다. 즉 개구부의 폭과 깊이는 각각 와 이었다. 개구부가 외부 및 내부전단경간에 위치할 경우에 개구부의 중심과 전단경간의 중심을 일치하여 설치하였다. 개구부 보강근의 배근형태는 4가지의 경우로 무보강, 수직보강, 수평보강, 경사보강이다. 개구부 하부의 보강근의 영향을 평가하기 위해 2가지 경우로 구분하였다. 개구부 상부에만 보강근이 배근된 경우를 U-type, 개구부 상․하부에 보강근이 배근된 경우를 B-type로 구분하였다. 개구부가 외부전단경간에 위치하는 경우에는 U-type만, 개구부가 내부전단경간에 있을 경우에는 U-type과 B-type으로 구분하여 배근하였다. 개구부를 갖는 철근콘크리트 연속 깊은 보의 경사 균열 폭 및 내력은 개구부의 전단경간 위치에 영향이 있었다. 개구부가 외부전단경간에 위치할 경우에는 경사 균열 진전 및 최대내력은 개구부 보강근의 배근형태의 영향을 받지 않았다. 하지만 개구부가 내부전단경간에 위치하는 경우, 경사보강근이 경사 균열 폭 및 내력증가에 가장 효과적이었다. 개구부가 외부전단경간에 있는 보의 최대내력은 개구부가 내부전단경간에 있는 보에 비해 현저히 높았지만 전단내력은 개구부가 내부전단경간에 있는 보의 것과 거의 비슷하였다. 또한 최대내력 및 전단내력은 개구부 상부에만 보강하는 경우보다 개구부 상․하부에 보강할 경우에 증가하는 것으로 나타났다. 개구부를 갖는 연속 깊은 보의 전단내력은 Kong의 제안식과 최대내력은 Yang의 모델과 각각 비교되었다. 또한 개구부를 갖는 연속 깊은 보의 거동을 예측하기 위해 비선형 유한요소 해석 프로그램인 ATENA를 이용하였다. 콘크리트 모델링에서는 이축강도 파괴기준 및 인장강성효과가 고려되었으며 균열은 응력증가에 관계없이 방향은 일정하게 있는 고정각 균열모델을 적용하였다. 철근과 콘크리트의 부착은 CEB-FIP 기준의 부착-미끄러짐 관계를 적용하였다. Kong의 전단내력 제안식은 전단경간비의 증가에 따라 과대평가하고 있었으며 보강근의 영향은 과소평가되고 있었다. Yang의 최대내력 평가모델은 개구부가 내부전단경간에 위치하는 경우 실험결과와 잘 일치하였지만, 개구부가 외부전단경간에 위치하는 경우에는 다소 과소평가하였다. 비선형 유한요소 해석결과로부터 얻은 균열진전 및 하중-변위 관계는 실험결과를 잘 예측하였다.
<국문초록> 본 연구의 목적은 개구부를 갖는 철근콘크리트 연속 깊은 보의 개구부 보강철근에 따른 경사 균열 폭, 전단내력 및 최대내력을 평가하는데 있다. 개구부를 갖는 철근콘크리트 연속 깊은 보 22개와 개구부 없는 연속 깊은 보 2개가 파괴시까지 실험되었다. 주요 변수는 전단경간비, 개구부 위치 및 개구부 보강근 배근형태이다. 모든 시험체 단면의 폭()은 160 mm, 깊이()는 600 mm이고, 상부와 하부 주철근비는 0.01이며, 콘크리트 설계강도는 50 MPa이다. 전단경간비()는 0.6과 1.0으로 고려하였다. 모든 시험체의 전단경간 면적에 대한 개구부의 면적비는 0.1로 일정하게 하였다. 즉 개구부의 폭과 깊이는 각각 와 이었다. 개구부가 외부 및 내부전단경간에 위치할 경우에 개구부의 중심과 전단경간의 중심을 일치하여 설치하였다. 개구부 보강근의 배근형태는 4가지의 경우로 무보강, 수직보강, 수평보강, 경사보강이다. 개구부 하부의 보강근의 영향을 평가하기 위해 2가지 경우로 구분하였다. 개구부 상부에만 보강근이 배근된 경우를 U-type, 개구부 상․하부에 보강근이 배근된 경우를 B-type로 구분하였다. 개구부가 외부전단경간에 위치하는 경우에는 U-type만, 개구부가 내부전단경간에 있을 경우에는 U-type과 B-type으로 구분하여 배근하였다. 개구부를 갖는 철근콘크리트 연속 깊은 보의 경사 균열 폭 및 내력은 개구부의 전단경간 위치에 영향이 있었다. 개구부가 외부전단경간에 위치할 경우에는 경사 균열 진전 및 최대내력은 개구부 보강근의 배근형태의 영향을 받지 않았다. 하지만 개구부가 내부전단경간에 위치하는 경우, 경사보강근이 경사 균열 폭 및 내력증가에 가장 효과적이었다. 개구부가 외부전단경간에 있는 보의 최대내력은 개구부가 내부전단경간에 있는 보에 비해 현저히 높았지만 전단내력은 개구부가 내부전단경간에 있는 보의 것과 거의 비슷하였다. 또한 최대내력 및 전단내력은 개구부 상부에만 보강하는 경우보다 개구부 상․하부에 보강할 경우에 증가하는 것으로 나타났다. 개구부를 갖는 연속 깊은 보의 전단내력은 Kong의 제안식과 최대내력은 Yang의 모델과 각각 비교되었다. 또한 개구부를 갖는 연속 깊은 보의 거동을 예측하기 위해 비선형 유한요소 해석 프로그램인 ATENA를 이용하였다. 콘크리트 모델링에서는 이축강도 파괴기준 및 인장강성효과가 고려되었으며 균열은 응력증가에 관계없이 방향은 일정하게 있는 고정각 균열모델을 적용하였다. 철근과 콘크리트의 부착은 CEB-FIP 기준의 부착-미끄러짐 관계를 적용하였다. Kong의 전단내력 제안식은 전단경간비의 증가에 따라 과대평가하고 있었으며 보강근의 영향은 과소평가되고 있었다. Yang의 최대내력 평가모델은 개구부가 내부전단경간에 위치하는 경우 실험결과와 잘 일치하였지만, 개구부가 외부전단경간에 위치하는 경우에는 다소 과소평가하였다. 비선형 유한요소 해석결과로부터 얻은 균열진전 및 하중-변위 관계는 실험결과를 잘 예측하였다.
The purpose of this study is to assess the effect of web reinforcement around openings on diagonal crack width, and shear and load capacities of reinforced concrete continuous deep beams. Twenty-two reinforced concrete continuous deep beams with web openings and two companion solid deep beams were ...
The purpose of this study is to assess the effect of web reinforcement around openings on diagonal crack width, and shear and load capacities of reinforced concrete continuous deep beams. Twenty-two reinforced concrete continuous deep beams with web openings and two companion solid deep beams were tested to failure. The main variables investigated were shear span-to-overall depth ratio, location of openings, and configuration of web reinforcement around openings. All beams tested had section width of 160 mm, overall depth of 600 mm, longitudinal both top and bottom reinforcement ratios of 0.01, and design concrete strength of 50 MPa. The considered shear span-to-overall depth ratios were 0.6 and 1.0. An opening area ratio of 0.1 was selected to be constant in all beams tested, namely, width and depth of openings were half of the shear span and 0.2 times the depth of beam section, respectively. Web openings whose center was positioned in accordance with that of shear span area were located in either interior or exterior shear spans. The configurations of web reinforcement around openings have four different arrangements, none, only vertical, only horizontal, and only inclined reinforcement. To assess the effectiveness of web reinforcement below openings, the arrangement of web reinforcement was classified into two groups, one of which was U-type for web reinforcement only placed above openings and the other was B-type for web reinforcement placed symmetrically at both above and below openings. Beams having openings at exterior shear spans had only U-type web reinforcement, while beams having openings at interior shear spans had either U-type or B-type web reinforcement. The influence of web reinforcement controlling diagonal crack width and load capacity of continuous deep beams with openings was significantly dependent on the location of openings. The development of diagonal crack width and load capacity of beams having openings at exterior shear spans was insensitive to the configuration of web reinforcement. However, for beams having openings at interior shear spans, inclined web reinforcement was the most effective type for controlling diagonal crack width and increasing load capacity. The load capacity of beams having openings at exterior shear spans was higher than that of beams having openings within interior shear spans, while the shear capacity of beams was nearly independent on the location of openings. It has also observed that higher load and shear capacities were exhibited by beams with web reinforcement above and below openings than those with web reinforcement only above openings. The shear and load capacities of continuous deep beams with openings were compared with Kong's formula based on the test results of simple deep beams and mechanism analysis proposed by Yang, respectively. In addition, the structural behavior of beams tested was predicted by non-linear finite element analysis software, ATENA, considered tension stiffness effect of concrete having bi-axial failure criteria, fixed angle crack model, and bond-slippage relationship between concrete and reinforcement specified in CEB-FIP Code. The predictions obtained from Kong's formula overestimated the shear capacities of tested beams but underestimated the load transfer capacities of web reinforcements around openings. Yang's model also underestimated the load capacity of continuous deep beams having openings within exterior shear spans but showed a good agreement with that of continuous deep beams having openings at interior shear spans. On the other hand, crack propagation and load-displacement relationship of specimens predicted by non-linear finite element analysis were in good agreement with test results.
The purpose of this study is to assess the effect of web reinforcement around openings on diagonal crack width, and shear and load capacities of reinforced concrete continuous deep beams. Twenty-two reinforced concrete continuous deep beams with web openings and two companion solid deep beams were tested to failure. The main variables investigated were shear span-to-overall depth ratio, location of openings, and configuration of web reinforcement around openings. All beams tested had section width of 160 mm, overall depth of 600 mm, longitudinal both top and bottom reinforcement ratios of 0.01, and design concrete strength of 50 MPa. The considered shear span-to-overall depth ratios were 0.6 and 1.0. An opening area ratio of 0.1 was selected to be constant in all beams tested, namely, width and depth of openings were half of the shear span and 0.2 times the depth of beam section, respectively. Web openings whose center was positioned in accordance with that of shear span area were located in either interior or exterior shear spans. The configurations of web reinforcement around openings have four different arrangements, none, only vertical, only horizontal, and only inclined reinforcement. To assess the effectiveness of web reinforcement below openings, the arrangement of web reinforcement was classified into two groups, one of which was U-type for web reinforcement only placed above openings and the other was B-type for web reinforcement placed symmetrically at both above and below openings. Beams having openings at exterior shear spans had only U-type web reinforcement, while beams having openings at interior shear spans had either U-type or B-type web reinforcement. The influence of web reinforcement controlling diagonal crack width and load capacity of continuous deep beams with openings was significantly dependent on the location of openings. The development of diagonal crack width and load capacity of beams having openings at exterior shear spans was insensitive to the configuration of web reinforcement. However, for beams having openings at interior shear spans, inclined web reinforcement was the most effective type for controlling diagonal crack width and increasing load capacity. The load capacity of beams having openings at exterior shear spans was higher than that of beams having openings within interior shear spans, while the shear capacity of beams was nearly independent on the location of openings. It has also observed that higher load and shear capacities were exhibited by beams with web reinforcement above and below openings than those with web reinforcement only above openings. The shear and load capacities of continuous deep beams with openings were compared with Kong's formula based on the test results of simple deep beams and mechanism analysis proposed by Yang, respectively. In addition, the structural behavior of beams tested was predicted by non-linear finite element analysis software, ATENA, considered tension stiffness effect of concrete having bi-axial failure criteria, fixed angle crack model, and bond-slippage relationship between concrete and reinforcement specified in CEB-FIP Code. The predictions obtained from Kong's formula overestimated the shear capacities of tested beams but underestimated the load transfer capacities of web reinforcements around openings. Yang's model also underestimated the load capacity of continuous deep beams having openings within exterior shear spans but showed a good agreement with that of continuous deep beams having openings at interior shear spans. On the other hand, crack propagation and load-displacement relationship of specimens predicted by non-linear finite element analysis were in good agreement with test results.
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