지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 조병완
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수0
이 논문의 연구 히스토리 (3)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
일반적인 철근콘크리트 바닥판은 겨울철 과다한 염화칼슘 사용과 열화로 인하여 균열이 발생하고 수분이 침투하여 바닥판내의 철근이 부식함으로써 균열이 진전되고 확대되어 결국 파괴에 이른다. 이러한 RC 바닥판의 단점을 원천 제거하기 위하여 콘크리트 내부의 철근을 없애고 거더를 Strap으로 횡구속시켜 아칭효과를 극대화시킨 바닥판이 Steel strap 무철근 바닥판이다.
본 연구는 캐나다에서 최초로 개발된 무철근 바닥판에 대한 구조적 특성을 규명하고, 차량 윤하중, 바닥판 최소두께 등 국내 기준에 부합하는 설계방법을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다.
우선 전단연결재에 대한 Push-out 시험을 통하여 FRP bar와 무철근의 영향을 고려한 전단연결재 강도평가식을 제안하였고, 무철근 바닥판의 균열제어를 목적으로 배근한 FRP bar의 배치량을 변수로 실물 모형실험을 수행하였으며, 정적 및 피로 거동특성을 분석한 후 내하력과 균열, 연성도, 파괴시 응력수준 등을 종합적으로 판단하여 FRP bar 추천 배치량을 0.3%로 제시하였다.
기존의 RC 바닥판에 대한 펀칭강도 평가식에 대한 연구는 다양하게 많은 연구가 수행된바 있으나 무철근 바닥판의 펀칭파괴 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 실제 파괴 형상에 가까운 포물선 형상으로 바닥판의 파괴 형상을 가정하고 Steel strap에 의한 횡구속 효과를 고려하여 무철근 바닥판의 펀칭전단강도식을 개발하였다. 제안식은 실험값 대비 4% 정도 오차율로 높은 정확도를 가지고 실측강도를 예측하였으며, Strap 단면적 즉 횡방향 구속도를 증가시키면 파괴각도가 45˚에서 점차 감소하여 표준바닥판의 경우 37˚까지 파괴각도가 감소하는 것을 보여주었고 펀칭전단강도는 Strap 구속도에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 아울러 제안식을 통하여 콘크리트 강도와 바닥판의 두께에 비례하여 펀칭강도는 증가하며, FEM 해석 결과 대비 7% 범위 이내에서 비교적 정확하게 펀칭강도를 예측함을 알 수 있었다.
국내 설계기준에 제시하고 있는 최소 바닥판 두께 220mm를 고려한 Strap 보강 무철근 바닥판의 설계식을 도출하기 위하여 바닥판 두께, 지간장 및 Strap 배치간격과 단면적 등 각 매개변수에 대한 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 해석 결과를 통하여 바닥판의 펀칭전단강도는 바닥판 두께, Strap의 단면적에 비례하고 바닥판 지간장과 Strap 배치 간격에 반비례함을 알 수 있었으며 주형 거더의 강성, FRP bar의 배치량, Steel strap의 강도에 대한 영향은 상대적으로 크지 않았다. 바닥판 펀칭강도는 Strap 단면적에 비례하여 증가하지만 일정 단면적 이상에서는 펀칭강도 증가량이 거의 없으며 바닥판의 두께에 따라 이러한 구속강성도가 달라짐을 알 수 있었다. 각각의 영향인자 분석을 통하여 Steel strap 단면적에 대한 새로운 설계식을 개발하였으며, 제안식은 바닥판 최소두께가 175mm인 캐나다 설계기준보다 보수적인 결과로 20% 정도 Strap 단면적 상향이 필요하고 바닥판 한계 지간장인 3.3m에서 캐나다 설계기준과 거의 일치함을 알 수 있었다.
본 연구는 캐나다에서 최초로 개발된 무철근 바닥판에 대한 구조적 특성을 규명하고, 차량 윤하중, 바닥판 최소두께 등 국내 기준에 부합하는 설계방법을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다.
우선 전단연결재에 대한 Push-out 시험을 통하여 FRP bar와 무철근의 영향을 고려한 전단연결재 강도평가식을 제안하였고, 무철근 바닥판의 균열제어를 목적으로 배근한 FRP bar의 배치량을 변수로 실물 모형실험을 수행하였으며, 정적 및 피로 거동특성을 분석한 후 내하력과 균열, 연성도, 파괴시 응력수준 등을 종합적으로 판단하여 FRP bar 추천 배치량을 0.3%로 제시하였다.
기존의 RC 바닥판에 대한 펀칭강도 평가식에 대한 연구는 다양하게 많은 연구가 수행된바 있으나 무철근 바닥판의 펀칭파괴 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 실제 파괴 형상에 가까운 포물선 형상으로 바닥판의 파괴 형상을 가정하고 Steel strap에 의한 횡구속 효과를 고려하여 무철근 바닥판의 펀칭전단강도식을 개발하였다. 제안식은 실험값 대비 4% 정도 오차율로 높은 정확도를 가지고 실측강도를 예측하였으며, Strap 단면적 즉 횡방향 구속도를 증가시키면 파괴각도가 45˚에서 점차 감소하여 표준바닥판의 경우 37˚까지 파괴각도가 감소하는 것을 보여주었고 펀칭전단강도는 Strap 구속도에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 아울러 제안식을 통하여 콘크리트 강도와 바닥판의 두께에 비례하여 펀칭강도는 증가하며, FEM 해석 결과 대비 7% 범위 이내에서 비교적 정확하게 펀칭강도를 예측함을 알 수 있었다.
국내 설계기준에 제시하고 있는 최소 바닥판 두께 220mm를 고려한 Strap 보강 무철근 바닥판의 설계식을 도출하기 위하여 바닥판 두께, 지간장 및 Strap 배치간격과 단면적 등 각 매개변수에 대한 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 해석 결과를 통하여 바닥판의 펀칭전단강도는 바닥판 두께, Strap의 단면적에 비례하고 바닥판 지간장과 Strap 배치 간격에 반비례함을 알 수 있었으며 주형 거더의 강성, FRP bar의 배치량, Steel strap의 강도에 대한 영향은 상대적으로 크지 않았다. 바닥판 펀칭강도는 Strap 단면적에 비례하여 증가하지만 일정 단면적 이상에서는 펀칭강도 증가량이 거의 없으며 바닥판의 두께에 따라 이러한 구속강성도가 달라짐을 알 수 있었다. 각각의 영향인자 분석을 통하여 Steel strap 단면적에 대한 새로운 설계식을 개발하였으며, 제안식은 바닥판 최소두께가 175mm인 캐나다 설계기준보다 보수적인 결과로 20% 정도 Strap 단면적 상향이 필요하고 바닥판 한계 지간장인 3.3m에서 캐나다 설계기준과 거의 일치함을 알 수 있었다.
목차
제1장 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적1.2 연구동향1.2.1 무철근 교량바닥판1.2.2 바닥판 전단연결재1.2.3 바닥판 펀칭전단강도1.3 연구내용제2장 무철근 교량바닥판의 거동특성2.1 기본개념과 설계기준2.1.1 무철근 교량바닥판 기본개념2.1.2 바닥판 설계기준2.1.3 설계방법별 보강재 물량 비교2.2 전단연결재2.2.1 시험개요 및 목적2.2.2 기존의 설계기준 분석2.2.3 시험방법과 변수2.2.4 시험체의 제작2.2.5 하중 재하 및 변위 측정방법2.2.6 전단연결재의 정적실험 결과2.2.7 전단연결재 수평강도 평가식 제안2.3 바닥판 실험 개요2.3.1 실물 모형교량 실험부재 및 실험방법2.3.2 실험방법 및 측정내용2.4 정적 거동특성2.5 피로 거동특성제3장 펀칭전단강도 평가식 개발3.1 이론적 고찰3.2 펀칭전단강도식 제안3.2.1 파괴형상을 고려한 펀칭전단강도3.2.2 횡구속도를 고려한 펀칭전단강도3.3 펀칭전단강도 제안식 비교 검증제4장 영향인자 분석 및 설계식 제안4.1 비선형 모델링4.1.1 유한요소해석 개요4.1.2 콘크리트 비선형 해석모델4.2 비선형 해석결과4.3 매개변수 해석 및 영향인자 분석4.3.1 개요4.3.2 바닥판 두께에 따른 영향4.3.3 바닥판 지간장에 따른 영향4.3.4 FRP bar 배근량에 따른 영향4.3.5 주형 횡방향 구속 강성에 따른 영향4.3.6 바닥판 콘크리트 설계강도에 따른 영향4.3.7 Steel strap 강도에 따른 영향4.3.8 Steel strap 배치간격에 따른 영향4.3.9 Steel strap 단면적에 따른 영향4.3.10 바닥판 횡방향 구속 강성에 따른 영향4.4 Steel strap 바닥판 설계식 제안4.5 파괴모드 및 한계 지간장제5장 결론5.1 결론5.2 추후 연구사항참 고 문 헌부록Abstract
최근 본 자료
댓글(0)
0