건축물이 대형화, 장경간화, 고층화 되어감에 따라서 발생되는 새로운 건설수요를 기존 RC구조로만으로 충족시키는 데에는 한계가 있다. 예를 들면, 고층건물 저층부의 기둥은 매우 큰 힘을 받기 때문에 기존 RC구조로 할 경우 단면이 상당히 커지게 된다. 또한 고층건물에서 콘크리트의 큰 자중에 의해 발생할 수 있는 처짐 및 균열 문제에 의해 보다 개선된 수평부재가 필요하다. 이처럼 건설시장의 새로운 수요를 충족시키기 위하여 이에 적합한 다양한 형식의 구조부재와 시스템의 개발이 요구되고 있는 것이다. 위에서 언급한 것과 같은 사회적 요구를 충족시키기 위해서는 고강도 콘크리트의 적용이 요구된다. 따라서 높은 ...
건축물이 대형화, 장경간화, 고층화 되어감에 따라서 발생되는 새로운 건설수요를 기존 RC구조로만으로 충족시키는 데에는 한계가 있다. 예를 들면, 고층건물 저층부의 기둥은 매우 큰 힘을 받기 때문에 기존 RC구조로 할 경우 단면이 상당히 커지게 된다. 또한 고층건물에서 콘크리트의 큰 자중에 의해 발생할 수 있는 처짐 및 균열 문제에 의해 보다 개선된 수평부재가 필요하다. 이처럼 건설시장의 새로운 수요를 충족시키기 위하여 이에 적합한 다양한 형식의 구조부재와 시스템의 개발이 요구되고 있는 것이다. 위에서 언급한 것과 같은 사회적 요구를 충족시키기 위해서는 고강도 콘크리트의 적용이 요구된다. 따라서 높은 압축강도를 필요로 하는 고층 건축물에서는 이미 고강도 콘크리트를 활발히 적용하고 있다. 그러나 높아진 압축강도에 비해 인장강도 및 전단성능의 증가는 상대적으로 매우 작으며, 특히, 화재 시 고강도 콘크리트가 매우 취성적으로 파괴되는 폭렬현상은 최근 고층건물의 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 고강도 콘크리트의 단점을 극복하기 위한 대안으로서 콘크리트에 섬유를 혼입하여 인장강도 및 충격하중에 대한 저항성능, 휨 인장강도, 인성 및 연성을 증가시키고 균열 폭을 제어하는 섬유혼입콘크리트(fiber reinforced concrete, FRC)의 개발이 활발히 이뤄지고 있으며, 특히 제작이 용이하고 재료특성이 비교적 균질한 강섬유보강콘크리트(steel fiberreinforced concrete, SFRC)에 대한 연구 및 적용이 늘어나고 있다. 강섬유 보강 콘크리트는 폭렬현상에 대하여 상당한 안정성을 확보할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 고강도로 제작되는 경우에도 균열에 대한 강섬유의 저항효과로 인해 균열 폭을 감소시킬 수 있고, 균열면에서의 전단전달능력을 향상시킬 수 있다. 이러한 SFRC부재에 대하여 많은 연구들이 진행되어 왔으며, 기존의 연구에 의하여 휨거동 및 강도는 비교적 정확히 예측되고 있다. 그러나, SFRC부재의 전단강도에 대하여서는 대부분 실험연구 및 이를 바탕으로 한 실험식의 제안이 주를 이루고 있으며, 특히, 균열면에서 전단전달기구에 대한 규명은 명확하게 밝혀지지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 SFRC의 재료적인 특성을 충분히 반영한 전단강도 뿐만 아니라 전단거동까지 예측이 가능한 해석 모델을 개발하기 위해 총32개의 SFRC 직접전단 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 이를 통해 SFRC 균열면에서의 전단전달 능력을 평가하고 SFRC만의 재료식을 제안하였다. 또한, 제안된 SFRC 재료식을 기존의 전단거동 해석 모델에 적용하여 SFRC 보의 전단거동을 예측하였으며 직접전단 실험에 추가하여 수행한 SFRC보 5개의 실험결과와 비교하였다. 그 결과 직응력이 도입되지 않은 실험체에서는 강섬유 혼입률이 증가함에 따라 균열면으로 더 큰 전단을 전달하였고, 연성적인 거동을 나타내었으며, 직응력이 도입된 실험체에서도 도입직응력과 강섬유 혼입률 증가에 따라 균열면으로 더 큰 전단을 전달하였으며, 같은 균열 폭에서 일반콘크리트에 비해 더 큰 전단을 전달하는 것으로 나타났다. 또한 제안된 재료식은 실험결과를 합리적으로 반영하였으며, 해석모델은 실험결과와 유사하게 부재의 거동을 예측하였다.
건축물이 대형화, 장경간화, 고층화 되어감에 따라서 발생되는 새로운 건설수요를 기존 RC구조로만으로 충족시키는 데에는 한계가 있다. 예를 들면, 고층건물 저층부의 기둥은 매우 큰 힘을 받기 때문에 기존 RC구조로 할 경우 단면이 상당히 커지게 된다. 또한 고층건물에서 콘크리트의 큰 자중에 의해 발생할 수 있는 처짐 및 균열 문제에 의해 보다 개선된 수평부재가 필요하다. 이처럼 건설시장의 새로운 수요를 충족시키기 위하여 이에 적합한 다양한 형식의 구조부재와 시스템의 개발이 요구되고 있는 것이다. 위에서 언급한 것과 같은 사회적 요구를 충족시키기 위해서는 고강도 콘크리트의 적용이 요구된다. 따라서 높은 압축강도를 필요로 하는 고층 건축물에서는 이미 고강도 콘크리트를 활발히 적용하고 있다. 그러나 높아진 압축강도에 비해 인장강도 및 전단성능의 증가는 상대적으로 매우 작으며, 특히, 화재 시 고강도 콘크리트가 매우 취성적으로 파괴되는 폭렬현상은 최근 고층건물의 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 고강도 콘크리트의 단점을 극복하기 위한 대안으로서 콘크리트에 섬유를 혼입하여 인장강도 및 충격하중에 대한 저항성능, 휨 인장강도, 인성 및 연성을 증가시키고 균열 폭을 제어하는 섬유혼입콘크리트(fiber reinforced concrete, FRC)의 개발이 활발히 이뤄지고 있으며, 특히 제작이 용이하고 재료특성이 비교적 균질한 강섬유보강콘크리트(steel fiber reinforced concrete, SFRC)에 대한 연구 및 적용이 늘어나고 있다. 강섬유 보강 콘크리트는 폭렬현상에 대하여 상당한 안정성을 확보할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 고강도로 제작되는 경우에도 균열에 대한 강섬유의 저항효과로 인해 균열 폭을 감소시킬 수 있고, 균열면에서의 전단전달능력을 향상시킬 수 있다. 이러한 SFRC부재에 대하여 많은 연구들이 진행되어 왔으며, 기존의 연구에 의하여 휨거동 및 강도는 비교적 정확히 예측되고 있다. 그러나, SFRC부재의 전단강도에 대하여서는 대부분 실험연구 및 이를 바탕으로 한 실험식의 제안이 주를 이루고 있으며, 특히, 균열면에서 전단전달기구에 대한 규명은 명확하게 밝혀지지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 SFRC의 재료적인 특성을 충분히 반영한 전단강도 뿐만 아니라 전단거동까지 예측이 가능한 해석 모델을 개발하기 위해 총32개의 SFRC 직접전단 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 이를 통해 SFRC 균열면에서의 전단전달 능력을 평가하고 SFRC만의 재료식을 제안하였다. 또한, 제안된 SFRC 재료식을 기존의 전단거동 해석 모델에 적용하여 SFRC 보의 전단거동을 예측하였으며 직접전단 실험에 추가하여 수행한 SFRC보 5개의 실험결과와 비교하였다. 그 결과 직응력이 도입되지 않은 실험체에서는 강섬유 혼입률이 증가함에 따라 균열면으로 더 큰 전단을 전달하였고, 연성적인 거동을 나타내었으며, 직응력이 도입된 실험체에서도 도입직응력과 강섬유 혼입률 증가에 따라 균열면으로 더 큰 전단을 전달하였으며, 같은 균열 폭에서 일반콘크리트에 비해 더 큰 전단을 전달하는 것으로 나타났다. 또한 제안된 재료식은 실험결과를 합리적으로 반영하였으며, 해석모델은 실험결과와 유사하게 부재의 거동을 예측하였다.
There is limitation to satisfy the increased social demand, with RC structure, for new structural member as buildings become bigger and have longer span. For example, the column section in the lower part of high-rise building becomes significantly bigger because it is subjected very large axial load...
There is limitation to satisfy the increased social demand, with RC structure, for new structural member as buildings become bigger and have longer span. For example, the column section in the lower part of high-rise building becomes significantly bigger because it is subjected very large axial load. Add to this, there is a problem to control deflection and crack caused by large self weight of concrete in tall building. Application of high-strength concrete, therefore, is required to solve this problem and it has been already used in construction field of high-rise building which requires high compressive strength of concrete member. The tensile, shear strength increase ratio of high-strength concrete, however, are very lower than that of compressive strength. Moreover, high-strength concrete has brittle material property and is weak at fire. The study on fiber reinforced concrete(FRC), which includes fibers in concrete mix to improve material properties(shear, tensile strength etc.), therefore, has been studied recently to overcome this problem. Especially, study on steel fiber reinforced concrete(SFRC) and application of SFRC have been increased because steel fiber is easy to get and has homogeneous material properties. From previous researches, SFRC is known for its safety on fire and improved ability to control crack width, transfer shear across cracked surface when high-strength concrete is used. The flexural behavior of SFRC member is well predicted by previous theory. But most of studies on shear of SFRC member is limit to experimental studies and mechanism of shear transfer on cracked surface of SFRC have been not investigated intensively. This study, therefore, made total 32 SFRC direct shear test specimens, conducted experiments and evaluate the shear transfer capacity of SFRC, proposed constitutive equation for SFRC to develop shear behavior analysis model for SFRC member which can reflect the material properties of SFRC.
There is limitation to satisfy the increased social demand, with RC structure, for new structural member as buildings become bigger and have longer span. For example, the column section in the lower part of high-rise building becomes significantly bigger because it is subjected very large axial load. Add to this, there is a problem to control deflection and crack caused by large self weight of concrete in tall building. Application of high-strength concrete, therefore, is required to solve this problem and it has been already used in construction field of high-rise building which requires high compressive strength of concrete member. The tensile, shear strength increase ratio of high-strength concrete, however, are very lower than that of compressive strength. Moreover, high-strength concrete has brittle material property and is weak at fire. The study on fiber reinforced concrete(FRC), which includes fibers in concrete mix to improve material properties(shear, tensile strength etc.), therefore, has been studied recently to overcome this problem. Especially, study on steel fiber reinforced concrete(SFRC) and application of SFRC have been increased because steel fiber is easy to get and has homogeneous material properties. From previous researches, SFRC is known for its safety on fire and improved ability to control crack width, transfer shear across cracked surface when high-strength concrete is used. The flexural behavior of SFRC member is well predicted by previous theory. But most of studies on shear of SFRC member is limit to experimental studies and mechanism of shear transfer on cracked surface of SFRC have been not investigated intensively. This study, therefore, made total 32 SFRC direct shear test specimens, conducted experiments and evaluate the shear transfer capacity of SFRC, proposed constitutive equation for SFRC to develop shear behavior analysis model for SFRC member which can reflect the material properties of SFRC.
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