[논문]초고강도 강섬유보강 철근콘크리트의 인장강화 모델 및 적용

곽효경; 나채국; 김성욱; 강수태

doi:10.12652/ksce.2009.29.4a.267

[국내논문] 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트의 인장강화 모델 및 적용
Tension-Stiffening Model and Application of Ultra High Strength Fiber Reinforced Concrete 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers. A. 구조공학, 원자력공학, 콘크리트공학, v.29 no.4A, 2009년, pp.267 - 279

곽효경 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) , 나채국 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) , 김성욱 (한국건설기술연구원) , 강수태 (한국건설기술연구원)

초록
AI-Helper

이 논문에서는 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물의 단조증가 하중에서 비선형 해석모델을 소개하고 있다. 일반콘크리트에 비해 압축강도와 인장강도가 증가한 초고강도 강섬유보강 콘크리트는 그 거동이 일반콘크리트와 다른 특성을 가지고 있다. 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물에 대한 비선형 해석을 하기에 앞서 실험결과를 이용하여 압축영역에서 응력-변형률, 관계를 회귀분석을 통하여 유추하였고, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물 거동의 정확한 예측을 위하여 등가일축 응력-변형률 관계를 이용하였다. 또한 균열의 진전에 따른 균열각을 모사하기 위해 평면응력 요소를 이용하였고, 분산철근모델을 이용하여 해석에 적용하였다. 한편, 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트의 인장영역에서 응력-변형률 관계를 정의하기 위해 철근과 콘크리트의 부착응력-부착슬립 관계와 강섬유의 영향 등을 고려한 새로운 인장강화 모델을 제안하고 있다. 끝으로 제안된 알고리즘과 응력-변형률 관계 및 인장강화 모델을 한국건설기술연구원에서 실험한 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 부재에 대한 수치해석을 수행하여 실험결과와 비교, 평가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

A numerical model that can simulate the nonlinear behavior of ultra high strength fiber reinforced concrete (UHSFRC) structures subjected to monotonic loading is introduced. The material properties of UHSFRC, such as compressive and tensile strength or elastic modulus, are different from normal strength reinforced concrete. The uniaxial compressive stress-strain relationship of UHSFRC is designed on the basis of experimental result, and the equivalent uniaxial stress-strain relationship is introduced for proper estimation of UHSFRC structures. The steel is uniformly distributed over the concrete matrix with particular orientation angle. In advance, this paper introduces a numerical model that can simulate the tension-stiffening behavior of tension part of the axial member on the basis of the bond-slip relationship. The reaction of steel fiber is considered for the numerical model after cracks of the concrete matrix with steel fibers are formed. Finally, the introduced numerical model is validated by comparison with test results for idealized UHSFRC beams.

Keyword

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초고강도 콘크리트를 건설재료로 사용하기 위해서 요구되는 것은 무엇인가?	초고강도 콘크리트를 건설재료로 사용하기 위해서는 먼저 재료성질에 따른 물성치의 규명은 물론 이 재료를 사용한 구조계의 구조거동에 대한 분석 또한 요구된다. 이러한 배경에서 강섬유를 보강하지 않은 고강도 콘크리트(Dahl, 1992; Attard 등, 1996; Hussein 등, 2000)와 강섬유를 보강한 초고강도 콘크리트(Bencardino 등, 2008; Graybeal, 2007; Mansur 등, 1999)의 특성 및 거동에 대한 연구 역시 활발히 진행되고 있다.
	적층단면법이란?	따라서 이 논문에서는 해석 대상 구조물인 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 보의 비선형 해석을 수행함에 있어 1차원 보 요소를 사용하지 않고 2차원 평면요소를 사용함으로써 구조물의 균열거동을 보다 구체적으로 모사하고자 하였다. 일반적으로 보 해석시 사용되는 적층단면법은 1차원적 응력-변형률을 이용하고, 단면을 여러 개 층으로 나누어 해석하는 것으로써 각 층의 응력을 쉽게 산정할 수 있을 뿐만 아니라 보의 특정 위치에서의 균열 진전 정도를 쉽게 파악할 수 있는 장점이 있다(Kwak 등, 2006). 그러나 적층단면법은 1차원적 응력-변형률 관계를 이용하기 때문에 2차원적인 응력상태를 알 수 없고, 균열 진전에 따른 중립 축을 계산하기 때문에 계산량이 많아질 뿐만 아니라 하중 증가에 따른 균열각의 변화를 예측하지 못하는 단점이 있다(Kwak 등, 2006).
	부착응력-부착슬립 관계와 강섬유의 영향을 토대로 인장강화 효과를 고려하여 모델식을 이용하여 초고강도 강섬유보강 콘크리트를 수치해석한 결론은 어떠한가?	1. 섬유보강을 하지 않은 초고강도 콘크리트에 비해 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 압축강도는 크게 증가하지 않으나, 압축변형률 이후의 연성도는 상당히 증가하여 부재의 연성도를 크게 증가시킨다. 2. 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 인장강화 효과는 일반콘크리트에 비해 균열 이후 연성도가 상당히 증가하여 철근이 항복한 이후에도 잔류응력이 존재하며, 이 현상은 균열면에서 강섬유의 저항력으로 인해 발생한다. 3. 초고강도 강섬유보강 콘크리트에서 인장강화 효과는 부재 거동에 중요한 역할을 하는데, 수치해석 시 인장강화 효과를 고려하지 않은 경우 부재 거동이 상당히 과소평가된다. 4. 일반강도의 강재를 사용할 경우 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물은 단면 크기의 제약으로 평형 철근비에 해당하는 철근을 배근할 수 없다. 따라서 고강도 철근을 사용해야 초고강도 강섬유보강 철근콘크리트 구조물은 보강재의 양을 효과적으로 줄일 수 있고, 콘크리트의 능력을 충분히 발휘할 수 있기 때문에 전체적으로 효과적인 구조물이 될 것으로 판단된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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