[논문]강섬유 보강 초고성능 콘크리트 프리스트레스트 거더의 휨거동 실험 연구

양인환; 조창빈; 김병석

doi:10.4334/jkci.2010.22.6.777

강섬유 보강 초고성능 콘크리트 프리스트레스트 거더의 휨거동 실험 연구
An Experimental Study on Flexural Behavior of Steel Fiber Reinforced Ultra High Performance Concrete Prestressed Girders 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.22 no.6, 2010년, pp.777 - 786

양인환 (군산대학교 토목공학과) , 조창빈 (한국건설기술연구원 구조교량연구실) , 김병석 (한국건설기술연구원 구조교량연구실)

초록
AI-Helper

이 연구에서는 강섬유로 보강된 초고성능 콘크리트(UHPC)를 적용한 대형 크기의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 정적하중재하실험을 통하여 휨거동 특성을 파악하고자 하였다. 이 연구결과는 추후 UHPC를 적용한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 처짐산정 및 휨강도 산정 모델링에 주요한 기초적인 실험결과를 제공한다. 휨 하중하에서의 프리스트레스트 콘크리트 T-거더의 거동을 파악하기 위하여 강섬유를 혼입하였다. 강섬유는 원형단면의 직선형상이며, 콘크리트에서 2%의 부피비를 나타낸다. 거더는 압축강도 150~190 MPa의 UHPC를 이용하여 제작하였으며, 프리스트레스트 거더의 휨내력을 파악하고자 하였다. 실험결과는 강섬유 보강 UHPC가 거더의 균열제어 및 연성거동에 효과적임을 나타낸다. 강섬유 보강 UHPC를 적용한 프리스트레스트 거더의 파괴는 인장균열에서의 가교 역할(bridging effect)을 하는 강섬유의 뽐힘(pullout)과 더불어 발생한다. 강섬유의 뽑힘과 더불어 단면의 인장강도 손실이 발생하며, 이는 거더의 휨파괴를 유발한다. 또한, 도입 프리스트레스량이 거더의 휨강도에 영향을 미치는 것으로 나타난다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper examines the flexural behavior of full-scale prestressed concrete girders that were constructed of steel fiber reinforced ultra high performance concrete (UHPC). This study is designed to provide more information about the bending characteristics of UHPC girders in order to establish a reasonable prediction model for flexural resistance and deflection for future structural design codes. Short steel fibers have been introduced into prestressed concrete T-girders in order to study their effects under flexural loads. Round straight high strength steel fibers were used at volume fraction of 2%. The girders were cast using 150~190 MPa steel fiber reinforced UHPC and were designed to assess the ability of steel fiber reinforced UHPC to carry flexural loads in prestressed girders. The experimental results show that steel fiber reinforced UHPC enhances the cracking behavior and ductility of beams. Moreover, when ultimate failure did occur, the failure of girders composed of steel fiber reinforced UHPC was observed to be precipitated by the pullout of steel fibers that were bridging tension cracks in the concrete. Flexural failure of girders occurred when the UHPC at a particular cross section began to lose tensile capacity due to steel fiber pullout. In addition, it was determined that the level of prestressing force influenced the ultimate load capacity.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	강섬유보강 콘크리트는 콘크리트의 어떤 특성을 향상시켜주는가?	이러한 일반 콘크리트의 한계점을 극복하기 위하여 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 콘크리트의 개발 및 적용에 관한 연구가 증대되고 있다.1-5) 강섬유보강 콘크리트는 콘크리트의 휨강도, 전단강도를 증가시킬 뿐만 아니라, 인성, 연성, 피로 및 충격에 대한 저항능력을 향상시킨다.6,7) 또한, 강섬유 보강 콘크리트는 초고강도의 발현, 인성의 증대 등을 통해 초고성능 콘크리트로 일컬어질 정도로 성능이 증대되고 있다.
	강섬유보강 콘크리트의 거동 특성 및 평가를 위한 선행 연구들은 무엇이 있는가?	강섬유보강 콘크리트의 거동 특성 및 평가를 위한 여러 연구가 진행되었다. Alsayed,10) Ashour 등11) 및 Oh12)는 강섬유보강 콘크리트 보의 휨강도에 관한 연구를 수행하였다. Kooiman13)은 강섬유 보강 콘크리트의 균열후 재료모델링 기법을 제시하였으며, Casanova14)는 강섬유 보강 콘크리트의 인장거동 모델링 기법을 제시하였다. 또한, 양인환 등15)은 강섬유 보강 초고성능 콘크리트를 사용한 보의 휨 거동 특성에 대한 실험연구를 수행하였다. 강수태 등16)은 섬유의 방향성이 콘크리트의 휨강도에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하였으며, 한상묵 등17)은 다차원 균열기준을 고려한 섬유보강 콘크리트 보의 해석 알고리즘을 제시한 바 있다. 선행연구 결과는 강섬유보강 콘크리트 부재는 휨강도 및 전단강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 특히 균열 이후 연성거동 특성을 향상시키는 것을 나타낸다.
	콘크리트는 어떤 한계점을 가지고 있는가?	콘크리트는 가장 보편적으로 사용되는 건설재료이지만, 낮은 인장강도와 취성 특성의 한계점을 갖고 있다. 이러한 일반 콘크리트의 한계점을 극복하기 위하여 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 콘크리트의 개발 및 적용에 관한 연구가 증대되고 있다.

참고문헌 (23)
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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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