반복 일사하중에 대한 철근콘크리트 지붕슬래브의 구조적 거동
Structural Behavior of RC Roof Slab under Cyclic Temperature Load
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초록
철근콘크리트 지붕 슬래브에 작용하는 온도변화는 여름에는 부재를 팽창시키고 겨울에는 수축시키기 때문에 콘크리트의 응력변화를 야기시키며 이와 같은 거동은 년단위로 반복되어 사용성과 극한상태 모두에 대해서 부재의 구조성능에 영향을 미친다. 본 논문에서는 최근 20년 동안 한국의 기상변화를 분석하여 온도변화의 패턴을 계산하였으며 또한 이와 같이 장기적으로 반복되는 온도변화에 대한 영향을 실험적으로 연구하였다. 6개의 동일한 형태를 가진 철근콘크리트 슬래브를 제작하고 가력주기와 손상유무를 주 변수로 실험을 실시하였다. 실험으로부터, 1년, 10년 20년 동안의 가력기간 변화에 따른 슬래브의 강성변화에서, 여름의 경우에는 10년에서 1년 일 때의 강성과 비교하여 약 30% 정도 감소되고 겨울의 경우에는 30년 이후부터 약 31%(1년과 비교) 저하되는 것으로 나타났다. 또한 이들 손상된 RC슬래브에 대한 파괴실험을 통하여 슬래브 부재의 보유성능을 평가한 결과, 외기에 노출된 기간의 변화에 따른 슬래브 부재의 초기강성 및 최대내력의 변화는 크지 않은 것으로 나타났다. 단, 20년 이상의 반복온도하중을 받은 경우에는 항복내력이 낮아지는 경향을 보이는 것으로 나타났다.
Abstract
A variation of temperature acting on a RC roof slab causes a change of stress in concrete since it expands during summer and is compressed during winter. This behavior repeats annually and makes an affection to the structural capacity of member for both serviceability and ultimate level. In this paper, a cyclic temperature loading variation is calculated by analyzing the weather data of Korea for 20 years. In addition, an experimental work is planned to find the long term effect of temperature variation. Six RC slab are made with same dimension. Test parameters are loading duration (10, 20, 30 year) and whether it has pre-damage or not. Observation of stiffness variations according to cyclic loading period shows that the serious stiffness drop happens after 10 year's cyclic loading at summer while after 30 year's loading at winter. From the fracture test about slabs damaged by long term cyclic loading, however, the capacity of member such as initial stiffness and maximum strength were not changed except yield strength according to the period of long term cyclic loading. The yield strength tends to decrease after 20 year's cyclic loading.
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