구조물의 중요 요소인 철근 콘크리트 보의 내력 개선과 기타 성능개선을 위한 다양한 연구가 진행되어 왔던 것은 주지의 사실이다. 기존 교량 등, 보에서 시간경과에 따른 염화 등으로 인한 강도내력 감소를 최소 비용으로 재시공 없이 보강하는 것은 또한 매우 중요한 일이다. 스위스에서는 이러한 보강방법에 대한 연구가 결실을 맺어 이미 많은 교량의 보에 적용되었다. 본 연구에서는 기존 철근 콘크리트보 3.2m 실제 크기의 1/4로 모델화하여 보에서 가장 중요한 ...
구조물의 중요 요소인 철근 콘크리트 보의 내력 개선과 기타 성능개선을 위한 다양한 연구가 진행되어 왔던 것은 주지의 사실이다. 기존 교량 등, 보에서 시간경과에 따른 염화 등으로 인한 강도내력 감소를 최소 비용으로 재시공 없이 보강하는 것은 또한 매우 중요한 일이다. 스위스에서는 이러한 보강방법에 대한 연구가 결실을 맺어 이미 많은 교량의 보에 적용되었다. 본 연구에서는 기존 철근 콘크리트보 3.2m 실제 크기의 1/4로 모델화하여 보에서 가장 중요한 휨모멘트를 증대시키는 기존 철근 배근보다는 철재보다 약 10배 강한 인장력을 가진 섬유로프를 배근하여 내력과 양상을 실험을 통하여 (구조적) 균열, 구성 분들의 변형 보 자체의 휨 변위 들이 다양한 측면에서 체크되어 도식화 되었다. 콘크리트 설계 기준 강도로는 아파트 건축공사에서 널리 적용되고 있는 19MPa, 31MPa를 변수로 하였고, 철근 직경별로 D19, D22로 구분하였고, 인장부 철근을 대체한 특수섬유로프 F19, F22를 변수로 하였고, 보통 콘크리트 만으로 된 단면, 보통 콘크리트에 메탈라스 판을 보강한 단면, 보통콘크리트에 메탈라스와 강섬유를 합성하되 강섬유가 보단면 전체의 50%를 대체 보강한 경우들을 변수로 하였다. 콘크리트 강도별, 철근 직경별, 섬유로프 직경별, 메탈라스 유무별, 강섬유 대체별로 변수들이 구성된 다양한 측면을 고려한 실험적 연구를 수행하였다. 연구에 사용된 실험체의 개수는 총12개 이지만 보의 크기가 200mm×300mm×3200mm 이므로 의미 있는 실험으로 판단된다. 동일 콘크리트 설계 기준 강도 19MPa에서 인장 대체된 섬유로프 F22의 경우에서도 전체적인 작용 성능 곡선은 유사한 것으로 사료된다. 응력 내력에서 섬유로프 직경이 F19mm보다 더 큰 F22mm에서 변위는 4배 증가 된 상태에서 응력 내력은 25kN에서 19kN으로 6kN 감소되었으나, 콘크리트 단면의 일부를 강섬유로 보완한 콘크리트 단면보에서는 156.54mm 변위에서 23.24kN으로 섬유로프의 직경이 커지면서 감소되는 내력을 보완하고 있음을 알 수 있다. 보통 콘크리트 보의 인장부를 일반 철근 대신 같은 직경의 섬유로프로 대체하였을 경우에는 내력이 큰 감소를 보이고 있지만 단면의 50%를 강섬유로 보강한 보에서는 내력의 변화 없이 변위는 7배 이상 증대되는 것을 F22에서 확인하였다. 보 단면에서 인장부 철근을 섬유로프 F22로 대체한 콘크리트 설계기준 강도 31MPa인 보통 콘크리트에서는 53.9mm 변위에서 최대 내력 26.5kN 이었지만, 보 단면의 하단부 50%를 강섬유로 보강한 F22-25MPa(강섬유)에서는 186.5mm 변위에서 최대 내력 30.47kN으로서 변위는 보통 콘크리트의 경우보다 3배 정도 더 견디면서 최대 내력은 15∼20% 증대되어 보의 성능개선을 확인할 수 있었다. 보통 철근콘크리트 구조의 변위량과 최대 내력을 섬유로프 배근으로 대체조건의 성능 비교 시, 변위량은 유사하면서 응력내력은 5배 감소하였으나, 보 단면의 50%를 강섬유 콘크리트로 대체 시, 응력내력은 섬유로프 배근 시와 같지만 변위량은 7배 증가된 것은 실무적 보의 성능개선에서 응력 내력만 일정부분 보완되면 보의 연성개선은 구조물 전체의 연성개선에 저비용으로 효율성을 확보할 수 있는 것으로 판단된다.
구조물의 중요 요소인 철근 콘크리트 보의 내력 개선과 기타 성능개선을 위한 다양한 연구가 진행되어 왔던 것은 주지의 사실이다. 기존 교량 등, 보에서 시간경과에 따른 염화 등으로 인한 강도내력 감소를 최소 비용으로 재시공 없이 보강하는 것은 또한 매우 중요한 일이다. 스위스에서는 이러한 보강방법에 대한 연구가 결실을 맺어 이미 많은 교량의 보에 적용되었다. 본 연구에서는 기존 철근 콘크리트보 3.2m 실제 크기의 1/4로 모델화하여 보에서 가장 중요한 휨모멘트를 증대시키는 기존 철근 배근보다는 철재보다 약 10배 강한 인장력을 가진 섬유로프를 배근하여 내력과 양상을 실험을 통하여 (구조적) 균열, 구성 분들의 변형 보 자체의 휨 변위 들이 다양한 측면에서 체크되어 도식화 되었다. 콘크리트 설계 기준 강도로는 아파트 건축공사에서 널리 적용되고 있는 19MPa, 31MPa를 변수로 하였고, 철근 직경별로 D19, D22로 구분하였고, 인장부 철근을 대체한 특수섬유로프 F19, F22를 변수로 하였고, 보통 콘크리트 만으로 된 단면, 보통 콘크리트에 메탈라스 판을 보강한 단면, 보통콘크리트에 메탈라스와 강섬유를 합성하되 강섬유가 보단면 전체의 50%를 대체 보강한 경우들을 변수로 하였다. 콘크리트 강도별, 철근 직경별, 섬유로프 직경별, 메탈라스 유무별, 강섬유 대체별로 변수들이 구성된 다양한 측면을 고려한 실험적 연구를 수행하였다. 연구에 사용된 실험체의 개수는 총12개 이지만 보의 크기가 200mm×300mm×3200mm 이므로 의미 있는 실험으로 판단된다. 동일 콘크리트 설계 기준 강도 19MPa에서 인장 대체된 섬유로프 F22의 경우에서도 전체적인 작용 성능 곡선은 유사한 것으로 사료된다. 응력 내력에서 섬유로프 직경이 F19mm보다 더 큰 F22mm에서 변위는 4배 증가 된 상태에서 응력 내력은 25kN에서 19kN으로 6kN 감소되었으나, 콘크리트 단면의 일부를 강섬유로 보완한 콘크리트 단면보에서는 156.54mm 변위에서 23.24kN으로 섬유로프의 직경이 커지면서 감소되는 내력을 보완하고 있음을 알 수 있다. 보통 콘크리트 보의 인장부를 일반 철근 대신 같은 직경의 섬유로프로 대체하였을 경우에는 내력이 큰 감소를 보이고 있지만 단면의 50%를 강섬유로 보강한 보에서는 내력의 변화 없이 변위는 7배 이상 증대되는 것을 F22에서 확인하였다. 보 단면에서 인장부 철근을 섬유로프 F22로 대체한 콘크리트 설계기준 강도 31MPa인 보통 콘크리트에서는 53.9mm 변위에서 최대 내력 26.5kN 이었지만, 보 단면의 하단부 50%를 강섬유로 보강한 F22-25MPa(강섬유)에서는 186.5mm 변위에서 최대 내력 30.47kN으로서 변위는 보통 콘크리트의 경우보다 3배 정도 더 견디면서 최대 내력은 15∼20% 증대되어 보의 성능개선을 확인할 수 있었다. 보통 철근콘크리트 구조의 변위량과 최대 내력을 섬유로프 배근으로 대체조건의 성능 비교 시, 변위량은 유사하면서 응력내력은 5배 감소하였으나, 보 단면의 50%를 강섬유 콘크리트로 대체 시, 응력내력은 섬유로프 배근 시와 같지만 변위량은 7배 증가된 것은 실무적 보의 성능개선에서 응력 내력만 일정부분 보완되면 보의 연성개선은 구조물 전체의 연성개선에 저비용으로 효율성을 확보할 수 있는 것으로 판단된다.
Abstract An Experimental Study on Resistant capacity of Concrete Beam Reinforced with Super Fiber Rope Instead of Rebar Kwon, Sun Tae (Supervised by Son, Ki Sang) Dept. of Safety Engineering Graduate School Seoul National University of Science and Technology It is a fact that there are various studi...
Abstract An Experimental Study on Resistant capacity of Concrete Beam Reinforced with Super Fiber Rope Instead of Rebar Kwon, Sun Tae (Supervised by Son, Ki Sang) Dept. of Safety Engineering Graduate School Seoul National University of Science and Technology It is a fact that there are various studies which have been made for improving resistant capacity and the other aspect of reinforced concrete beam of an important element of structure. It is also important that existing bridge or any others structure can be structurally improved without reconstruction against due to time lapse strength decrease as they are improved in Switzerland. This study is to make a model size of 20cm×30cm(1/4 scale section)×320cm long(1/2 scale) and to find out how the concrete beam is mechanized related to the variables such as resistant capacity of reinforcement of fiber rope, crack shape, displacement, and the other aspects. And the results are shown as a diagram after checking and reviewing. Concrete design strength 21MPa, 27MPa which are commonly used for high rise apartment building in Korea are one of the variables and metal lath reinforcement steel fiber reinforcement normal concrete section 50% replacement with steel fiber in beam section. Eventually, this study has been made with consideration of various aspects such as concrete design strength, rebar diameters(D19,D22) metal lath reinforcement, steel fiber reinforcement. And it is also mean full to do these tests with a test piece size of 20cm×30cm×310cm even though the total number of test pieces are twelve. For 27MPa, Concrete design strength, It is shown that maximum resistant capacity be from 21MPa to 27MPa concrete design strength is increased up to 25% from 132.65MPa to 173.95MPa, despite a fact that there is almost no difference of displacement between with 21MPa and 27MPa compressive design strength. It is shown that increase rate of resistant capacity of concrete strength from 21MPa to 27MPa is almost same even though concrete resistant capacity become larger as concrete design strength becomes larger. It is shown that maximum displacement 53.9mm, maximum resistant capacity 26.26MPa have been produced in case that fiber rope Φ19mm is reinforced into normal concrete while maximum displacement 173.58mm, maximum resistant capacity 34.48MPa have been produced in case that 50% of beam section has been replaced with steel fiber. And the capacity increase has been made up to 50% more with 21MPa concrete design strength. It is confirmed that 53.9mm displacement maximum resistant capacity 26.05MPa have been produced in case that F22 in tension part of beam section is reinforced with 27MPa design strength. But maximum displacement 186.15mm with maximum capacity 30.47MPa have been made and shown that displacement is larger three times than one in normal concrete beam while maximum resistant capacity is 15~20% increased with function improvement.
Abstract An Experimental Study on Resistant capacity of Concrete Beam Reinforced with Super Fiber Rope Instead of Rebar Kwon, Sun Tae (Supervised by Son, Ki Sang) Dept. of Safety Engineering Graduate School Seoul National University of Science and Technology It is a fact that there are various studies which have been made for improving resistant capacity and the other aspect of reinforced concrete beam of an important element of structure. It is also important that existing bridge or any others structure can be structurally improved without reconstruction against due to time lapse strength decrease as they are improved in Switzerland. This study is to make a model size of 20cm×30cm(1/4 scale section)×320cm long(1/2 scale) and to find out how the concrete beam is mechanized related to the variables such as resistant capacity of reinforcement of fiber rope, crack shape, displacement, and the other aspects. And the results are shown as a diagram after checking and reviewing. Concrete design strength 21MPa, 27MPa which are commonly used for high rise apartment building in Korea are one of the variables and metal lath reinforcement steel fiber reinforcement normal concrete section 50% replacement with steel fiber in beam section. Eventually, this study has been made with consideration of various aspects such as concrete design strength, rebar diameters(D19,D22) metal lath reinforcement, steel fiber reinforcement. And it is also mean full to do these tests with a test piece size of 20cm×30cm×310cm even though the total number of test pieces are twelve. For 27MPa, Concrete design strength, It is shown that maximum resistant capacity be from 21MPa to 27MPa concrete design strength is increased up to 25% from 132.65MPa to 173.95MPa, despite a fact that there is almost no difference of displacement between with 21MPa and 27MPa compressive design strength. It is shown that increase rate of resistant capacity of concrete strength from 21MPa to 27MPa is almost same even though concrete resistant capacity become larger as concrete design strength becomes larger. It is shown that maximum displacement 53.9mm, maximum resistant capacity 26.26MPa have been produced in case that fiber rope Φ19mm is reinforced into normal concrete while maximum displacement 173.58mm, maximum resistant capacity 34.48MPa have been produced in case that 50% of beam section has been replaced with steel fiber. And the capacity increase has been made up to 50% more with 21MPa concrete design strength. It is confirmed that 53.9mm displacement maximum resistant capacity 26.05MPa have been produced in case that F22 in tension part of beam section is reinforced with 27MPa design strength. But maximum displacement 186.15mm with maximum capacity 30.47MPa have been made and shown that displacement is larger three times than one in normal concrete beam while maximum resistant capacity is 15~20% increased with function improvement.
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