The voided slab have many advantages, light weight, high load-distribution capacity, low cost and beautiful appearance, etc. But they have also many cracks due to difficulties in designs and construction, analysis, shrinkage, installation and rising force of voided tube. This paper presents the retr...
The voided slab have many advantages, light weight, high load-distribution capacity, low cost and beautiful appearance, etc. But they have also many cracks due to difficulties in designs and construction, analysis, shrinkage, installation and rising force of voided tube. This paper presents the retrofit effects with steel plate(SP)/carbon fiber sheet(CFS) of RC voided slab. As a results of this study, it proved that the strip pattern has to be profitable than full-face pattern in performance such as crack, ultimate loads, stiffness. Retrofit length has many influence on retrofit effects, as the length increases, performance and stability of end blocks higher. Also, it proved that the retrofit on full-section has to be profitable than voided-section in performance, and the overlay length of CFS is desirable to extent approximately and welding(V-cut) has to be efficient than anchors in SP connection. But the kinds of end block and anchor has not influence on retrofit effects.
The voided slab have many advantages, light weight, high load-distribution capacity, low cost and beautiful appearance, etc. But they have also many cracks due to difficulties in designs and construction, analysis, shrinkage, installation and rising force of voided tube. This paper presents the retrofit effects with steel plate(SP)/carbon fiber sheet(CFS) of RC voided slab. As a results of this study, it proved that the strip pattern has to be profitable than full-face pattern in performance such as crack, ultimate loads, stiffness. Retrofit length has many influence on retrofit effects, as the length increases, performance and stability of end blocks higher. Also, it proved that the retrofit on full-section has to be profitable than voided-section in performance, and the overlay length of CFS is desirable to extent approximately and welding(V-cut) has to be efficient than anchors in SP connection. But the kinds of end block and anchor has not influence on retrofit effects.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 강판 및 CFS를 이용하여 휨 보강한 중 공슬래브 시험체에 대한 실험적 연구를 통해 보강방법 보강길이, 보강위치(이상 공통), 이음방법 및 앵커종류(이상 강판 보강), 겹이 음 길이, 단부 정착방법(이상 CFS 보강) 등의 요인이 보강효과에 미치는 영향을 규명하고자 한다.
본 연구에서는 강판 및 CFS로 보강된 RC 중공슬래브교에 대해 보강방법, 보강길이, 보강위치(이상 공통), 이음방법 및 앵커종류(이상 강판 보강), 겹이음 길이, 단부 정착방법(이상 CFS 보강) 둥이 보강효과에 미치는 영향을 규명하기 위한 실험적 연구를 수행하였으며, 이를 통해 다음과 같은 결론올 얻었다.
제안 방법
본 실험에서는 강판 및 CFS로 보강된 시험체의 휨 보강효과 검증을 위해 펀칭에 의한 전단파괴를 방지하고 휨 파괴 를 유도하도록 16x40cm 재하판올 이용한 4점 면 재하를 실시하였다. 하중재하는 초기균열하중을 얻기 위해 균열이 발 생하는 시점까지 0.
본 실험에서는 강판 및 CFS로 보강된 시험체의 휨 보강효과 검증을 위해 펀칭에 의한 전단파괴를 방지하고 휨 파괴 를 유도하도록 16x40cm 재하판올 이용한 4점 면 재하를 실시하였다. 하중재하는 초기균열하중을 얻기 위해 균열이 발 생하는 시점까지 0.1 tonf/sec의 하중제어법을 실시하였고, 이후 파괴시까지 0.02 mm/sec의 변위제어법을 적용하였다.
보강방법에 따른 보강효과의 영향을 규명하기 위해 보강량과 보강길이가 동일한 상태에서 종방향 및 하부전면 보강 한 - 종방향, 하부전면 보강(앵커, V컷 용접)(이상 강판), 종방향, 격자형, 하부전면, U형 하부전면 보강(이상 CFS) - 시험체에 대해 재하 실험을 수행하였으며, 실험결과는 Table 2, Fig. 3에 나타난 바와 같다. 실험 결과, 강판 및 CFS 보 강, 모두 하부전면 보강보다는 종방향 보강이 다소 유리한 것으로 나타났다.
보강위치에 따른 보강효과의 영향을 규명하기 위해 보강량, 보강방법 보강길이가 동일한 상태에서 중공관 하부와 충 실단면 하부 보강의 2가지 시험체에 대해 파괴실험을 수행하였다. 실험결과는 Table 3과 Fig.
보강길이에 따른 보강효과의 영향을 규명하기 위해 보강랴 보강방법, 보강위치가 동일한 상태에서 보강길이를 3가지 형태로 변화시킨 강판 및 CFS 보강 시험체에 대해 재하실험올 수행하였으며, 실험결과는 Table 4와 Fig. 5에 나타난 바와 같다. 실험결과, 강판 보강과 CFS 보강의 경우 모두, 보강길이에 따라 보강효과의 차이가 분명한 것으로 나타났 다.
보강재 이음과 관련하여 이음 방법(강판 보강)과 겹이음 길이(CFS 보강)가 보강효과에 미치는 영향을 검증하기 위해 보강량, 보강방법이 동일한 상태에서 각각 2가지 형태 - 접합강판과 V컷 용접(이상 강판), 겹이음 길이 50, 150 mm(이 상 CFS)로 보강된 시험체에 대한 재하실험을 수행하였으며, 실험 결과는 Table 5와 Fig. 6, 7에 나타난 바와 같다. 실 험 결과, 강판의 이음방법에 따른 보강효과의 차이는 동일한 하부전면 보강일지라도 V컷 용접 이음을 한 경우가 접합 강판으로 이음한 경우보다 강판 이음부의 안전성 측면에서 다소 효과적인 것으로 나타났으며, CFS의 이음 길이는 50 mm 이상의 겹이음 길이를 확보되면 보강효과에는 별 무리가 없는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 앞서 제시된 요인들 이외에도 CFS의 단부 정착방법과 강판 정착시 사용되는 앵커볼트의 종류 등이 보강효과에 미치는 영향을 규명하기 위해 재하실험을 수행하였으며, 실험결과는 Table 6, 7과 Fig. 8, 9에 나타난 바와 같다. 실험 결과, 단부정착방법(CFS 보강)이나 앵커종류(강판 보강어】 따른 균열하중이나 최대하중의 차이는 미미하여 보강효과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다
대상 데이터
본 연구에서는 중공슬래브교의 강판 및 CFS를 이용한 보강효과를 검증하기 위해 지간길이 L=370cm, 높이 h=40cm, 폭 b=200cm의 단면을 갖는 시험체 20개를 제작 하였다. 일반적으로 중공슬래브의 구조적 거동은 단면의 중공관비에 큰 영향을 받음에 따라, 본 연구에서는 시험체 가 현재 공용중인 구조물과 유사한 거동을 할 수 있도록 직경 250 mm(중공관비 62.
본 연구에서는 중공슬래브교의 강판 및 CFS를 이용한 보강효과를 검증하기 위해 지간길이 L=370cm, 높이 h=40cm, 폭 b=200cm의 단면을 갖는 시험체 20개를 제작 하였다. 일반적으로 중공슬래브의 구조적 거동은 단면의 중공관비에 큰 영향을 받음에 따라, 본 연구에서는 시험체 가 현재 공용중인 구조물과 유사한 거동을 할 수 있도록 직경 250 mm(중공관비 62.5%)의 스파이럴(sprial) 강관을 중공관으로 사용하였다. 또한 휨 보강 시험체가 전단에 대 해 안전할 수 있도록 이격거리를 200 mm로 하였다 본 실험에 사용된 시험체의 제원과 각 실험변수에 따른 시험 체의 상세는 Fig.
성능/효과
3에 나타난 바와 같다. 실험 결과, 강판 및 CFS 보 강, 모두 하부전면 보강보다는 종방향 보강이 다소 유리한 것으로 나타났다. Fig.
5에 나타난 바와 같다. 실험결과, 강판 보강과 CFS 보강의 경우 모두, 보강길이에 따라 보강효과의 차이가 분명한 것으로 나타났 다. 보강길이에 따른 시험체는 강판 및 CFS 보강의 경우 모두, 보강재 단부 박리 현상이 파괴를 지배하였으며 이러한 보강재 단부 박리 현상은 보강길이에 지배됨에 따라 결국 보강길이에 따른 보강 단부의 안전성이 보강효과에 큰 영향 을 미치는 것으로 나타났다.
실험결과, 강판 보강과 CFS 보강의 경우 모두, 보강길이에 따라 보강효과의 차이가 분명한 것으로 나타났 다. 보강길이에 따른 시험체는 강판 및 CFS 보강의 경우 모두, 보강재 단부 박리 현상이 파괴를 지배하였으며 이러한 보강재 단부 박리 현상은 보강길이에 지배됨에 따라 결국 보강길이에 따른 보강 단부의 안전성이 보강효과에 큰 영향 을 미치는 것으로 나타났다. 다만 실험 결과에서 볼 수 있듯이 CFS 보강의 경우 0.
보강길이에 따른 시험체는 강판 및 CFS 보강의 경우 모두, 보강재 단부 박리 현상이 파괴를 지배하였으며 이러한 보강재 단부 박리 현상은 보강길이에 지배됨에 따라 결국 보강길이에 따른 보강 단부의 안전성이 보강효과에 큰 영향 을 미치는 것으로 나타났다. 다만 실험 결과에서 볼 수 있듯이 CFS 보강의 경우 0.7L이상에서는 동일한 결과를 나타냄 에 따라 강판 보강의 경우가 CFS 보강의 경우보다 보강길이에 대해 좀더 민감한 것으로 판단된다.
6, 7에 나타난 바와 같다. 실 험 결과, 강판의 이음방법에 따른 보강효과의 차이는 동일한 하부전면 보강일지라도 V컷 용접 이음을 한 경우가 접합 강판으로 이음한 경우보다 강판 이음부의 안전성 측면에서 다소 효과적인 것으로 나타났으며, CFS의 이음 길이는 50 mm 이상의 겹이음 길이를 확보되면 보강효과에는 별 무리가 없는 것으로 나타났다.
8, 9에 나타난 바와 같다. 실험 결과, 단부정착방법(CFS 보강)이나 앵커종류(강판 보강어】 따른 균열하중이나 최대하중의 차이는 미미하여 보강효과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다
1. 보강재의 보강량과 보강길이가 동일할 경우, 보강방법에 따른 보강효과의 차이는 강판 및 CFS 보강 모두, 하부전 면 보강보다는 종방향 보강한 경우가 최대 하중 및 강성 측면에서 다소 유리한 것으로 나타났다.
2. 보강재의 보강량 보강방법, 보강길이가 동일할 경우, 보강위치에 따른 보강효과의 차이는 강판 및 CFS 보강의 경 우 모두, 충실단면 하부의 보강이 중공관 하부의 보강에 비해 다소 높은 보강효과를 발휘하는 것으로 나타났다.
3. 보강재의 보강량과 보강위치가 동일할 경우, 보강길이는 강판 및 CFS 보강 모두, 보강효과에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이는 보강 시험체의 파괴를 지배하는 보강재 단부 박리 현상이 보강길이에 지배됨에 따라 기인하는 것으로 판단된다. 또한 이러한 현상은 CFS 보강의 경우보다 강판 보강의 경우가 좀더 민감한 것으로 파악되었으나 두 경우 모두, 실 구조물 적용시에는 시공관리나 안전성을 고려하여 보강길이를 지점부까지 최대한 연장하는 것이 바람직 할 것으로 판단된다.
4. 보강재 이음과 관련한 보강효과의 차이는 강판의 이음방법의 경우, V컷 용접 이음을 한 경우가 접합강판으로 이 음한 경우보다 강판 이음부의 안전성 측면에서 다소 효과적인 것으로 나타났으며, CFS의 이음 길이는 50 mm 이상의 겹이음 길이를 확보할 경우, 보강효과에는 별 무리가 없는 것으로 나타났다.
5. 단부정착방법(CFS 보강)이나 앵커종류(강판 보강)에 따른 균열하중이나 최대하중의 차이는 미미하여 보강효과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
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