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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김승훈
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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최근 도시의 밀집화로 인해 건물이 점점 고층화 되고 그에 따른 층간소음, 처짐, 진동 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근 콘크리트 구조물의 자중을 현저히 감소시키며, 층간소음 문제를 해결할 수 있는 중공 부재가 해결책으로 부상하고 있다. 중공 부재는 일반 부재 중앙부에 중공재를 삽입 한 부재로써 일반 슬래브에 비해 휨 성능이 크게 저하되지 않으며 중량은 약 30% 이상 줄어든다. 하지만 중공 슬래브에 대한 구조해석 및 구조설계 방법이 일반화 되어있지 않고 KCI규준에 따르면 중공 부재의 중앙부 직사각형 면적의 웨브폭만을 설계기준으로 규제되어 있어 실제 내력값을 과소평가 하고 있다.
이에 본 연구에서는 본 연구에서는 웨브의 폭 및 변수에 따른 중공 SFRC보의 전단강도를 평가하고 기존 KCI2012의 기준 전단강도 및 기존 연구자들의 제안식을 비교하고 분석 하였다. 또한 기존 실험 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 해석모델의 유효성을 검증하고 추가적인 변수해석을 통해 중공 부재의 전단거동 특성을 파악하고 현행 기준식 및 제안식에 의한 전단내력을 비교 분석 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 1차실험의 모든 실험체는 웨브 폭이 증가할수록 초기 강성은 증가하였으며, 실험체의 높이가 감소함에 따라 전단력은 10% ∼ 28%증가하여 나타났다. 따라서 웨브의 폭과 실험체 높이가 작을수록 연성적 거동을 보였고 이는 강섬유의 기여도가 높은 것으로 판단된다.
2) 전단응력 실험값을 규준식과 제안식과 비교한 결과 전단응력은 중공제외 웨브 폭의 면적으로 나눈 경우에는 웨브 면적이 작을수록 전단응력은 증가하는 것으로 나타났다. 하지만 실험체 전체 면적에서 중공 면적을 제외한 부분으로 전단 응력을 산정한 경우 웨브의 폭이 작아질수록 전단응력이 감소하여 나타났다. KCI 규준의 경우 실험값을 과소평가 하는 것으로 나타났으며 이는 철근비의 영향이 가장 큰 것으로 판단된다.
3) 중공부재의 실험체의 경우 전단력 변위 그래프에서 비교해 볼 때 강섬유 혼입 유무에 따라 전단력이 8%∼114% 증가하여 나타났다. 또한 강섬유 혼입시 연성적 거동을 보이며, 휨-전단파괴로 유도 되었다.
4) 비선형 유한요소 해석에 의한 최대 전단력을 실험값과 비교한 결과 평균 0.97, 표준편차 1.6으로 비교적 적절히 예측하고 있음을 알 수 있다. 또한 W150 실험체 시리즈와 S24-R2 실험체 시리즈가 평균 오차율 2~3%로 가장 적은 오차율을 나타냈다. 전단력-변위 곡선 또한 해석결과 그래프가 실험그래프 보다 강성을 약간 과대평가 하였으나 전체적인 거동은 유사하게 나타내고 있다.
5) 비선형 유한요소 해석결과 실험 결과 비교를 바탕으로 해석 모델의 신뢰성을 입증하였고 변수 해석을 통해 춤이 작은 중공 부재의 전단 거동을 예측할 수 있었다.
이에 본 연구에서는 본 연구에서는 웨브의 폭 및 변수에 따른 중공 SFRC보의 전단강도를 평가하고 기존 KCI2012의 기준 전단강도 및 기존 연구자들의 제안식을 비교하고 분석 하였다. 또한 기존 실험 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 해석모델의 유효성을 검증하고 추가적인 변수해석을 통해 중공 부재의 전단거동 특성을 파악하고 현행 기준식 및 제안식에 의한 전단내력을 비교 분석 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 1차실험의 모든 실험체는 웨브 폭이 증가할수록 초기 강성은 증가하였으며, 실험체의 높이가 감소함에 따라 전단력은 10% ∼ 28%증가하여 나타났다. 따라서 웨브의 폭과 실험체 높이가 작을수록 연성적 거동을 보였고 이는 강섬유의 기여도가 높은 것으로 판단된다.
2) 전단응력 실험값을 규준식과 제안식과 비교한 결과 전단응력은 중공제외 웨브 폭의 면적으로 나눈 경우에는 웨브 면적이 작을수록 전단응력은 증가하는 것으로 나타났다. 하지만 실험체 전체 면적에서 중공 면적을 제외한 부분으로 전단 응력을 산정한 경우 웨브의 폭이 작아질수록 전단응력이 감소하여 나타났다. KCI 규준의 경우 실험값을 과소평가 하는 것으로 나타났으며 이는 철근비의 영향이 가장 큰 것으로 판단된다.
3) 중공부재의 실험체의 경우 전단력 변위 그래프에서 비교해 볼 때 강섬유 혼입 유무에 따라 전단력이 8%∼114% 증가하여 나타났다. 또한 강섬유 혼입시 연성적 거동을 보이며, 휨-전단파괴로 유도 되었다.
4) 비선형 유한요소 해석에 의한 최대 전단력을 실험값과 비교한 결과 평균 0.97, 표준편차 1.6으로 비교적 적절히 예측하고 있음을 알 수 있다. 또한 W150 실험체 시리즈와 S24-R2 실험체 시리즈가 평균 오차율 2~3%로 가장 적은 오차율을 나타냈다. 전단력-변위 곡선 또한 해석결과 그래프가 실험그래프 보다 강성을 약간 과대평가 하였으나 전체적인 거동은 유사하게 나타내고 있다.
5) 비선형 유한요소 해석결과 실험 결과 비교를 바탕으로 해석 모델의 신뢰성을 입증하였고 변수 해석을 통해 춤이 작은 중공 부재의 전단 거동을 예측할 수 있었다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구 배경 및 목적 1Ⅱ. 기존 연구 분석 32.1 기존 연구 분석 32.2 기준식 고찰 4Ⅲ. 실험 93.1 실험계획 및 방법 93.2 재료시험 14Ⅳ. 실험결과 및 분석 174.1 전단력-변위곡선 및 실험내력 174.2 설계 기준식 비교 22Ⅴ. 유한요소해석 275.1 해석 개요 275.2 실험결과와 해석결과 비교 295.3 변수해석 36Ⅳ. 결 론 37참 고 문 헌 39ABSTRACT 42
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