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강섬유로 보강된 콘크리트 보의 전단강도에 관한 실험적 연구

Experimental Study on Shear Strength of Steel Fiber Reinforced Concrete Beams

오영훈|황진하|김강수|이득행|갈경완
한국구조물진단유지관리공학회 (The Korea Institute For Structural Maintenance and Inspection)|2010.05|한국구조물진단유지관리공학회 논문집 (Journal of The Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection)|제14권 제3호|pp. 160-170

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섬유전단강도shear strengthsteel fiberSFRC강섬유보강콘크리트압축영역전단보강shear reinforcementcompression zone
주제분류안전공학

초록

강섬유를 혼입한 콘크리트(Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC) 보는 강섬유의 우수한 인장강도로 인하여 일반 철근콘크리트 보에 비하여 높은 전단강도를 가진다. 이 연구에서는 강섬유 혼입율에 따른 SFRC 보의 전단거동을 규명하기 위하여 실험을 수행하였으며, 특히, 압축영역에서의 비균열 콘크리트 단면의 전단저항 분담율을 분석하였다. 또한, 이 연구의 실험결과 및 기존에 보고된 87개의 실험 데이터를 수집하여 SFRC보의 전단예측식들에 대한 정확도를 평가하였다. 강섬유의 혼입율이 증가할수록 전단강도는 증가하는 경향성을 나타내었다. 그러나, 강섬유 혼입율이 0.5%인 실험체는 사인장 균열 이후 갑작스럽게 파괴되었고, 강섬유의 혼입율이 2.0%인 실험체에서는 전단보강효율이 감소하는 것으로 관찰되어 최대 전단보강효율을 가질 수 있는 혼입율은 1~2% 사이에 있을 것으로 추정된다. 또한, 압축영역에서의 비균열 콘크리트 단면의 전단저항 분담율은 약 21% 이상으로 관찰되었으며, 이 연구에서 평가된 SFRC보의 전단강도에 대한 기존 제안식 중에서 오영훈 등이 제안한 식이 비교적 정확하게 전단강도를 예측하였다.

Abstract

Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC) beams has greater shear strength than typical reinforced concrete beams due to the high tensile strength of steel fibers. In this research, an experiment has been conducted to investigate the shear behavior of SFRC beams, and especially, the portion of shear resistance by uncracked compressive concrete section has been measured. Based on the test results in this study and 87 test data collected from literature, the accuracy of the existing equations for the estimation of shear strength has been evaluated. The shear strength of SFRC beams increased as more steel fibers were mixed. However, it is considered that the most efficient amount of steel fiber for enhancement of shear strength would be between 1% and 2% in that the specimen with 0.5% of steel fibers were abruptly failed after inclined cracking, and that the specimen with 2.0% of steel fibers showed a relatively low efficiency in increasing shear strength. The portion of shear resistance by the uncracked compressive concrete section was measured to be greater than 21%, and the equation proposed by Oh et al. provided the best accuracy on the estimation of shear strength of SFRC beams among the approaches evaluated in this study.

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