직접인발시험에 따른 초고성능 콘크리트의 부착 특성에 관한 실험연구 :An Experimental Study on Bond Behavior of

박종호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박종호 (서경대학교, 서경대학교 일반대학원)

지도교수: 김지상

발행연도: 2016

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

직접인발시험에 따른 초고성능 콘크리트의 부착 특성에 관한 실험연구

박종호 도시환경시스템공학과 2016.01 학위논문

2014

인발시험에 의한 초고성능 콘크리트의 부착 실험

박종호 , 김지상 , 조창빈 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2014.10 학술대회자료

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최근 구조물이 초장대화, 초고층화 되는 추세에 맞추어 보통 콘크리트의 낮은 강도 대비 높은 자중과 낮은 인장강도의 약점을 보완한 초고성능 콘크리트(UHPC, Ultra High Performance Concrete)에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행 중이다.
철근콘크리트 구조물은 철근과 콘크리트가 일체적으로 거동한다는 가정 하에 성립되므로 UHPC를 구조물에 적용하기 위해서는 콘크리트면의 부착거동과 철근으로부터 콘크리트로의 응력 전달 현상에 대한 명확한 규명이 선행되어야 한다.
하지만 ACI나 Eurocode-2, 콘크리트구조기준 등 각국의 설계기준에서 제시하는 부착응력 및 정착길이 산정식은 40MPa 미만의 압축강도를 가지는 보통 콘크리트에 대한 실험을 통해 제안한 식으로 대부분 압축강도를 40∼70MPa로 제한하고 있다. 120∼180MPa의 압축강도를 가지는 UHPC는 압축강도를 제한하고 있는 현행설계기준의 강도 규정을 훨씬 상회하기 때문에 이를 UHPC에 적용할 경우 보수적이고 비경제적인 설계가 이루질 것으로 예상된다. 따라서 UHPC를 이용한 구조물을 설계하기 위해서는 기존의 부착응력 및 정착길이에 대한 산정식의 적용가능성 여부와 UHPC와 철근의 합리적인 부착특성 평가가 반드시 필요하다.
이 연구에서는 UHPC와 철근의 부착특성을 파악하기 위해 부착강도에 영향을 미치는 압축강도, 부착길이 등을 주변수로 하여 Euro code의 Pull-out test를 기반으로 한 직접인발시험을 수행하였다. 실험 결과를 토대로 UHPC의 파괴 양상과 부착강도에 대한 변수들의 영향을 파악하였고, 현행설계기준 및 기존의 부착, 정착 길이에 관한 식에 UHPC를 적용하여 비교함으로써 사용성을 검토하였다. 검토한 결과 현행설계기준과 기존의 식들을 UHPC에 적용할 경우 부착응력을 과소평가하였고, 과도한 정착길이를 필요로 하는 것을 확인하였다.
따라서 현행설계기준으로는 UHPC의 합리적인 부착특성 파악이 어려울 것으로 판단하여 UHPC의 기준설계부착강도를 제안하였다.
이를 통해 UHPC의 정착 길이를 합리적으로 산정할 수 있는 방법을 제시하였으며 이를 실험값과 현행설계기준을 비교하여 나타내었다. 실험값을 통해 구한 정착 길이 값은 Euro Code2의 평형방정식에 기초하여 구한 값으로써 SUPER Concrete구조설계지침의 경험식에 비해 부착특성 및 정착 길이를 합리적으로 평가할 수 있다고 판단된다.

According to latest construction trends high-rise construction/mega-construction, the research and development on Ultra High Performance Concrete are very active to overcome the weakness of normal concrete.
Reinforced concrete building is only valid when rebar and concrete behave integrately, hence for applying UHPC to Reinforced concrete building, the definite investigation about the bond behaviour on concrete surface and the stress transfer from rebar to concrete should be proceed.
However, ACI, Eurocode-2, and other design standards suggest that the calculation formula for bond stress or embedded length of steel bar maximum of 40MPa compression strength. And, they limit most compression strength between 40MPa∼70MPa. This limit exceed the present design standard(120∼180MPa), hence if this standard applies on UHPC, the design may be conservative and unefficient. Therefore, to design structure using UHPC, the applicability of the existing formula and the characteristic of bond strength between UHPC and rebar should be investigated.
This research is to investigate the bond characteristic between UHPC and rebar. The Eurocode’s pull-out test has been utilized for the research and the main variables for this research is the compression strength and embedded length of steel bar which influence the bond strength. Based on the research, the influences of the variables to the bond strength and failure mode has been understood, also the usability of UHPC to present design standard has been examined. As a result, the research found that when applying the existing formula to UHPC, the bond stress was underestimated, and the excessive embedded length was required.
Therefore, the present design standard was judged not suitable to understand the rational bond strength characteristic, as the case stands, this suggests the UHPC’s basic design bond strength, and this lead to rational method to calculate UHPC’s embedded length, and this research compares experimental value and present design standard. The experimental value was based on Euro Code2’s equilibrium equation. The embedded length found with the new method are based on Euro Code2''s equilibrium equation. And this value are judged that it is more suitable to calculate the bond characteristic and/or the embedded length compare to the structural design guideline of the fiber reinforced SUPER Concrete.

#직접인발시험 #초고성능 콘크리트 #UHPC #Pull-out test #bond-slip

1. 서 론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구 동향 3
1.3 연구내용 6
2. 철근콘크리트의 부착 거동 8
2.1 부착 이론 8
2.2 부착-미끌림 관계 10
2.3 파괴 양상 12
3. UHPC의 직접인발 시험 14
3.1 실험 개요 14
3.2 실험 계획 16
3.2.1 변수 설정 16
3.2.2 실험체 제작 17
3.2.3 하중재하 및 계측 계획 19
4. 실험 결과 분석 20
4.1 실험 후 파괴 양상 20
4.2 부착응력 산정 21
4.3 변수에 따른 부착응력의 영향 25
4.3.1 철근의 지름 25
4.3.2 철근지름에 대한 피복두께의 비 27
4.3.3 부착 길이 30
4.3.4 철근의 항복강도 32
4.3.5 UHPC의 압축강도 33
5. UHPC의 부착 설계 34
5.1 현행설계기준 및 기존 제안식의 고찰 34
5.1.1 부착응력 34
5.1.2 정착 길이 37
5.2 정착길이 산정식 제안 및 비교 42
5.3 UHPC 부착-미끌림 관계 46
6. 결 론 51
참 고 문 헌 55
ABSTRACT 58

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