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초록
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본 논문은 유공형 판 형태로 전단보강한 넓은 보의 전단파괴 실험을 수행하여 넓은 보의 거동을 평가하였다. 무보강 시험체, 유공형 강판으로 전단보강된 시험체 5개와 유공형 GFRP로 보강된 시험체 5개 총 11개의 시험체를 전단파괴 실험을 통해 계측한 전단강도와 ACI-318 규준의 설계식을 통해 얻은 전단강도와 비교 평가하였다. 또한 넓은 보의 전단보강재의 재료, 종방향 전단보강재의 간격과 횡방향 전단보강재의 간격을 변수로 하여 넓은 보의 거동과 전단강도에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통해 종방향과 횡방향 전단보강재 간격이 줄어들수록 전단강도가 증가하고 사인장 균열이 적게 발생하는 것을 확인하였다. 또한 전단보강재의 재료인 강재와 GFRP에 상관없이 전단보강량이 동일하다면 넓은 보에서 비슷한 전단보강효과를 보이는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, shear behavior of concrete wide beam reinforced with plates with openings was evaluated. For this evaluation, evelen specimens were manufactured. One specimen was non-shear reinforced, five specimens were reinforced with steel plates and the other five specimens were reinforced GFRP p...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • Andersen 등(1989)은 전단보강재인 철근 스터럽의 형태, 길이방향 그리고 배치 등을 변수로 전단실험을 수행하여 횡방향 전단보강재의 간격이 매우 클 때, 스터럽과 주철근 사이에 대각 압축 응력(diagonal compression stress)이 집중되는 현상이 발생하여 기대한 전단성능에 미치지 못할 가능성이 있다고 하 였다. 따라서 넓은 보에서 횡방향으로 다수의 전단보강을 하는 것이 전단성능을 향상시키는 방법임을 제안하였다. Lubell 등(2009)은 또한 넓은 보에서 횡방향으로 배치되는 전단보강재의 레그의 간격이 증가할수록 전단성능이 감소하는 것을 실험을 통해 규명하고, 횡방향 보강간격의 최대간격을 제안하였다.
  • 5d로 제한하고 있고, 횡방향의 간격에 대해서는 고려하고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 부재의 종방향과 횡방향의 보강 간격이 전단강도의 미치는 영향을 평가하고, 전단 보강재의 재료를 GFRP와 강재 두 가지로 제작하여 두 재료가 부재의 전단강도에 미치는 영향과 이로 인한 넓은 보의 거동을 파악하고자 하였다. FRP는 경량이면서 내부식성에 장점이 있어 전단보강재로 적용하는 연구가 수행되고 있다.
  • 본 논문에서는 강재와 GFRP로 제작한 유공형 판형상의 전단보강재로 보강한 넓은 보의 전단성능을 실험적으로 평가하고 이에 따른 넓은 보의 거동을 분석하였다. 또한 ACI-318규준의 설계식을 통해 계산된 전단강도와 실험을 통해 얻은 전단 강도를 비교하였다.
  • 본 논문은 넓은 보의 전단보강재의 재료, 횡방향 간격과 종방향 간격을 변수로 전단실험을 수행하여 상기 변수들이 넓은 보의 전단강도에 미치는 영향을 평가하고 이에 따른 넓은 보의 거동을 파악하는 것을 목적으로 하였다.
  • Ahmed 등(2010)은 구부러진 형태의 FRP 스터럽의 강도를 측정하는 ACI440 코드 중 2가지 방법을 실험값과 비교 및 평가하여 신뢰할 수 있는 강도 평가방법을 제안하였다. 이러한 이유로 본 연구에서 전단보강재의 재료로 GFRP를 포함시켜 강재의 재료와 전단보강재의 성능을 비교하였다. 또한 전단보강재를 스터럽 형태로 사용하지 않고 기존연구 (Choi et al.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ACI-440.1R는 언제 사용하는 규준인가? 하지만 ACI-440.1R은 부재의 모든 보강재를 FRP로 사용하고 전단보강재를 철근의 형태로 사용하였 을 때 사용하는 규준이다. 본 실험에서는 휨보강은 철근으로 하였고, 전단보강재는 판 형태로 제작하여 사용하였다.
넓은 보란? 일반적으로 보의 폭이 보의 높이의 2배 이상인 보는 넓은 보로 분류한다. 넓은 보의 경우에는 보의 높이보다 보의 폭이 큰 특징으로 인하여 일반 보처럼 전단보강재를 배치할 경우, 보의 바깥 측면에만 전단보강재가 배치되어 보의 횡방향으로 배치된 전단보강재의 간격이 매우 커지게 된다.
넓은 보의 경우 횡방향으로 배치된 전단보강재의 간격이 매우 커지게 되는데 이로 인한 문제점은? 넓은 보의 경우에는 보의 높이보다 보의 폭이 큰 특징으로 인하여 일반 보처럼 전단보강재를 배치할 경우, 보의 바깥 측면에만 전단보강재가 배치되어 보의 횡방향으로 배치된 전단보강재의 간격이 매우 커지게 된다. 이로 인해 보의 횡방향 단면의 중앙에 응력이 집중되는 현상이 발 생할 수 있다. 이러한 이유로 다수의 연구자들이 넓은 보의 횡방향 전단보강에 관한 연구를 수행하였다.
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참고문헌 (9)

  1. ACI Committee 318-14 (2014) Building Code Requirement for Reinforced Concrete and Commentary(ACI 318-14), American Concrete Institute, Farmington Hills. 

  2. ACI Committee 440.1R-06 (2006) Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars(ACI 440.1R-06), American Concrete Institute, Farmington Hills. 

  3. Ahmed, E.A., Ahmed, K., El-Sayed, El-Salakawy, E., Benmokrane, B. (2010) Bend Strength of FRP Stirrups: Comparison and Evaluation of Testing Methods, J. Compos. Constr,. 14(1), pp.3-10. 

  4. Anderson, N.S., Ramirez, J.A. (1989) Detailing for Stirrup Reinforcement, ACI Struct. J., 86(5), pp.507-515. 

  5. Choi, J.H., Kim, M.S., Kim, H.C., Lee, Y.H. (2012) Experimental Study on Shear Behaviors for Reinforced Concrete Beams Embedded with GFRP Plate with Openings, J. Korea Concr. Inst., 24(4), pp.407-414. 

  6. Grace, N.F., Soliman, A.K., Abdel-Sayed, G., Sale, K.R. (1998) Behavior and Ductility of Simple and Continuos FRP, J. Compos. Constr., 2(3), pp.186-194. 

  7. Kim, D-J., Kim, M.S., Choi, J.H., Kim, H.C., Lee, Y.H. (2014) Concrete Beams with Fiber-Reinforced Polymer Shear Reinforcement, ACI Struct. J., 111(4), pp.903-912. 

  8. Lubell, A.S., Bentz, E.C., Collins, M.P. (2008) One-Way Shear in Wide Concrete Beams with Narrow Supports, ASCE Structural Congress, Crossing Borders, Reston, VA. 

  9. Lubell, A.S., Bentz, E.C., Collins, M.P. (2009) Shear Reinforcement Spacing in Wide Member, ACI Struct. J., 106(2), pp.205-214. 

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