선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- . 본 연구에서는 선행 연구를 기반으로 압출성형 ECC 패널을 적용한 철근콘크리트 복합바닥 슬래브의 비선형 거동 및 성능평가를 위한 비선형 해석모델을 제시하였다. ECC 패널 철근 콘크리트 복합바닥슬래브 시스템에 대한 해석 모델을 전산 프로그램화 하고, 그 결과를 슬래브 휨 재하실험 결과와 비교하여 검증토록 하였다.
제안 방법
- ECC 패널 철근 콘크리트 복합바닥슬래브 시스템에 대한 해석 모델을 전산 프로그램화 하고, 그 결과를 슬래브 휨 재하실험 결과와 비교하여 검증토록 하였다. 본 논문은 해석모델의 정식화, 복합바닥슬래브 구조시스템의 휨 재하실험, 개발 모델의 성능평가 및 결론으로 구성되어 있다.
- 위 식에서 산정된 도심에서의 변형률 증분은 이전 단계에서의 값에 추가되어 갱신된 변형률 분포가 산정된다. 계산된 축력이 작용하는 축력과 같게 수렴할 때까지 반복 및 수렴 과정을 거쳐 비선형 증분 해석을 수행하도록 하였다.
- 002 보다 큰 것을 제외하면 일반 콘크리트와 비슷하게 고려할 수 있다. 하지만 인장 측은 그림과 같이 균열 발생 이후에도 다중 미세균열의 거동으로 인해 인장변형률 0.02 이상에 도달할 때까지 인장응력을 부담할 수 있는 고인성 시멘트복합체로 고려하여 인장 응력-변형률 관계를 모델링하였다.
- 이상으로부터, 4점 휨 재하시험을 받는 단순 슬래브 시스템의 연직방향 하중-처짐 관계에 관한 비선형 거동 예측에 관한 정식화 및 해석모델을 제시하였다.
- 개발된 ECC 패널 철근콘크리트 복합바닥 슬래브의 비선형 해석모델을 검증하기 위해 본 연구와 연계하여 수행된 복합바닥 슬래브에 대한 4점 휨 재하시험을 수행하였다5) .
- 2개의 1방향 슬래브 실험체를 순지간 3,400mm 및 전단지간 1,300mm를 갖는 단순지간의 4점 휨 재하실험을 수행하였다.
- 앞 장에서 소개된 RC-0 실험체 및 ECC-P1 실험체의 단순지점인 경우 4점 휨 슬래브 재하실험과 동일한 조건으로 3장에서 개발된 비선형 해석모델에 의해 슬래브 휨 해석을 수행토록 하였다. 본 해석에서, 슬래브 실험체의 극한하중 상태는 콘크리트 구조설계기준에 준하여 콘크리트의 압축변형률이εcu = 0.
- 비선형 층상화 휨 해석모델에 의한 ECC 패널을 적용한 철근콘크리트 복합바닥 슬래브구조에 대한 해석모델을 개발하여 그 성능을 실험과 비교하여 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 1) ECC재료의 고인성 인장거동, 콘크리트 및 철근의 비선형 재료특성을 반영한 층상화 단면 휨해석을 기반으로 하여 모멘트-곡률 관계 거동을 예측하고, 단순지점 조건의 4점 재하 슬래브인 경우 최초균열, 인장철근항복, 및 극한 하중 단계에 따른 휨곡률 분포 특성으로부터 수직방향 하중-처짐 관계 예측이 가능한 반복 증분 비선형 휨 해석 모델을 제시하였다.
- 한편, 콘크리트 및 철근 재료의 비선형 재료특성을 고려하기 위하여 과 같이 콘크리트와 철근의 응력-변형률 관계곡선을 고려하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 고려하는 복합슬래브 구조의 단면은과 같이 슬래브의 인장 측 하단부에 압출성형가공을 통해 프리캐스트로 제작된 ECC 패널이 놓이고, 그 위에 종방향 및 횡방향 철근을 배근한 후에 후타설 콘크리트를 타설하여 제작된 복합 단면의 구조이다.
- 섬유는 인장강도 1,700 MPa의 고장력 PVA 섬유로 직경 39㎛ 길이 6∼8㎜를 이용하였고, ECC 배합 결합재 체적의 2.0%를 혼입하였다.
- <그림 4>와 같이 압출성형 제작된 ECC 패널은 보통 포틀랜드 시멘트와 ECC 파우더를 결합재로 사용하였으며, 밀도 2.66g/㎤, 비표면적 3,793㎠/g 인 규사미분(Silica Powder: K사)과 밀도 2.64g/㎤, 평균입경 0.2㎜인 규사(Silica sand)를 골재로 사용하였다. 섬유는 인장강도 1,700 MPa의 고장력 PVA 섬유로 직경 39㎛ 길이 6∼8㎜를 이용하였고, ECC 배합 결합재 체적의 2.
- 표준 RC 슬래브 시험체 RC-0 및 ECC 패널을 적용한 복합슬래브 실험체 ECC-P1 두개의 실험체의 단면상세는 과 같으며, ECC-P1 실험체의 경우 단면 하부에 총 25.6㎜ 두께의 압출성형 ECC 패널이 적용된 하프 프리캐스트 제작 실험체이다.
- 본 해석모델과의 비교에 고려된 슬래브 실험체는 두께 180mm, 폭 600mm, 순경간 3,400mm 규격으로 배근상세는 과 같다.
데이터처리
- 본 연구에서는 선행 연구를 기반으로 압출성형 ECC 패널을 적용한 철근콘크리트 복합바닥 슬래브의 비선형 거동 및 성능평가를 위한 비선형 해석모델을 제시하였다. ECC 패널 철근 콘크리트 복합바닥슬래브 시스템에 대한 해석 모델을 전산 프로그램화 하고, 그 결과를 슬래브 휨 재하실험 결과와 비교하여 검증토록 하였다. 본 논문은 해석모델의 정식화, 복합바닥슬래브 구조시스템의 휨 재하실험, 개발 모델의 성능평가 및 결론으로 구성되어 있다.
이론/모형
- 복합슬래브단면의 비선형 휨 해석 모델의 정식화를 위해, 슬래브 단면의 콘크리트, 철근, 및 ECC 재료의 비선형 재료특성을 고려한 층상화 단면 휨 해석법을 와 같이 시도하였다6),7),8),9).
성능/효과
- 이상에서 소개한 층상화 단면 휨해석 모델로부터 슬래브 복합단면에서의 비선형 휨 모멘트-곡률 관계 거동에 관한 예측이 가능하다.
- 표준 철근콘크리트 슬래브인 RC-0 실험체는 지간중앙에서 초기균열 발생 후 하중증가와 함께 균열이 상부로 확대되었고, 약 100㎜∼150㎜ 간격으로 균열이 추가 발생하였다. 하중 증가에 따라 기존 균열의 폭이 점차 증가하면서 철근 항복 이후 급격한 균열폭 증가현상을 보이면서 최종적으로 중립축이 급상승하여 콘크리트가 압축 파괴되는 휨 파괴에 도달했다.
- ECC-P1 실험체는 초기균열이 지간중앙의 ECC 패널에 발생하면서, 하중증가와 함께 다중미세 휨 균열이 무수히 발생하면서 균열 수가 증가하였으나, 균열폭의 증가는 육안으로 관찰되지 않았다. 인장 철근의 항복 이후에도 하중은 안정적으로 증가하였으며, 다중미세균열 거동으로 처짐 110㎜까지 안정적인 연성 거동을 보였다.
- 두 실험체의 연성도 μ = Φu /Φy의 평가에서, ECC-P1실험체의 연성도는 13.37 로써 RC-0 실험체의 4.95보다 2.70배 향상되어, ECC 패널을 적용한 복합바닥 슬래브가 균열폭의 증가를 억제하여 휨 내력 및 휨 변형능력이 향상된 것으로 나타났다.
- RC-0 실험체에 비해 ECC-P1 실험체의 항복강도는 1.13배 최대내력은 1.21배 증가된 결과를 보였다. 두 실험체의 연성도 μ = Φu /Φy의 평가에서, ECC-P1실험체의 연성도는 13.
- 비선형 휨 해석 결과, 두 실험체의 모멘트-곡률 관계 및 수직방향 하중-처짐 관계에 대한 극한하중에 도달될 때까지의 예측 결과를 각각 <그림 15> 및 <그림 16>에 나타내었다. 실험에서처럼 해석결과에서도 ECC 패널을 적용한 ECC-P1 실험체의 경우가 표준 철근콘크리트 슬래브인 RC-0 실험체에 비해 인장철근 항복시 1.15배 그리고 극한하중시 1.14배 정도로 휨 내력이 향상된 거동을 나타낸 것으로 예측되었다. 해석 및 실험결과의 하중-처짐 관계 결과 그래프의 비교에서 알 수 있듯이, 본 해석 모델은 두 실험체 모두에서 초기균열 발생 단계 및 균열 발생 이후의 휨강성 변화 예측에 있어서도 비교적 실험 결과를 잘 예측해 주었다.
- 14배 정도로 휨 내력이 향상된 거동을 나타낸 것으로 예측되었다. 해석 및 실험결과의 하중-처짐 관계 결과 그래프의 비교에서 알 수 있듯이, 본 해석 모델은 두 실험체 모두에서 초기균열 발생 단계 및 균열 발생 이후의 휨강성 변화 예측에 있어서도 비교적 실험 결과를 잘 예측해 주었다.
- 2) 개발된 비선형 휨 해석 모델은 철근콘크리트 슬래브 실험체뿐만 아니라 ECC 패널을 적용한 철근콘크리트 복합 슬래브 실험체의 비선형 휨내력 및 휨변형 관계를 비교적 잘 예측해 주었다.
- 3) ECC 패널을 적용한 철근콘크리트 복합슬래브 구조는 기존 철근콘크리트 슬래브 구조와 비교하여 휨내력 및 휨 변형능력에서 우수한 것으로 평가되었다. 이는 ECC 패널을 적용한 철근 콘크리트 복합 슬래브 시스템의 경우 고인성시멘트복합체의 다중미세균열 거동 특성에 의한 슬래브 인장 하단부의 휨 균열 제어효과로 하중 증가에도 불구하고 균열폭의 증가를 완화하여 전체적으로 휨내력 향상과 안정적인 휨 변형능력을 확보해 주는 것으로 판단된다.
- 3) ECC 패널을 적용한 철근콘크리트 복합슬래브 구조는 기존 철근콘크리트 슬래브 구조와 비교하여 휨내력 및 휨 변형능력에서 우수한 것으로 평가되었다. 이는 ECC 패널을 적용한 철근 콘크리트 복합 슬래브 시스템의 경우 고인성시멘트복합체의 다중미세균열 거동 특성에 의한 슬래브 인장 하단부의 휨 균열 제어효과로 하중 증가에도 불구하고 균열폭의 증가를 완화하여 전체적으로 휨내력 향상과 안정적인 휨 변형능력을 확보해 주는 것으로 판단된다.
- 4) ECC 패널의 경량 및 고인성 거동 특성으로 인해 본 연구에서 소개한 철근콘크리트 복합슬래브 형식은 대공간구조물에 적용가능한 장지간 슬래브 공법화에도 활용가능하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.