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고강도 경량 콘크리트를 사용한 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단강도에 관한 연구

Title
고강도 경량 콘크리트를 사용한 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단강도에 관한 연구
Other Titles
Punching Shear Strength of Slab-Column Connections in Flat Plate Systems using High-Strength Lightweight Concrete
Author
리하
Alternative Author(s)
Li, Xia
Advisor(s)
신성우
Issue Date
2008-08
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
건물의 초고층화, 친환경화가 진행되면서 콘크리트의 고강도화 및 경 량화에 대한 연구의 필요성이 크게 대두되고 있다. 하지만 경량콘크리 트는 경량골재 자체의 강도가 보통중량골재보다 작기 때문에 재료역학 적, 구조역학적 성능이 다소 떨어지는 것으로 알려져 있으며, 국내외 기준에서도 이러한 특성을 반영하여 보통중량콘크리트의 경우 보다 더 큰 안전율을 두는 방향을 취하고 있다. ACI code에서는 강도감소계수로 일정하게 전단강도를 저감시키고, Euro code에서는 경량골재사용시에 골재의 비중감소에 따라 저감시키도록 산 정식이 설계되어 있다. 잔골재를 모래로 사용한 경우(Sand lightweight concrete)는 강도감소계수(λ)를 0.85로 사용하게 되어있다. 따라서, 본 연구에서는 보통중량, 경량, 일반강도, 고강도 콘크리트를 사용한 4개의 실험체의 뚫림전단강도에 대한 전단감소계수에 관한 영향 을 평가하고 선행 연구자료를 이용하여 설계식의 작용성을 기존 코드에 비교하여 검토하였다. 본 연구는 다음과 같이 5장으로 구성되어 있다. 제 1장은 연구의 배경, 목적, 범위, 내용, 연구의 흐름도를 기술하였 다. 제 2장은 일반사항 및 설계기준식 및 기존연구에 대해 기술하였다. 제 3장은 실험개요, 실험계획, 실험방법 사용재료, 경량콘크리트의 일 및 실험결과와 분석에 대해 기술하였다. 제 4장은 실험결과와 기존 연구자들의 선행 실험자료(Database) 분석 을 통하여 현행 전단강도 산정식의 적용성을 평가하였다. 제 5장은 본 연구의 결론에 대하여 기술하였다. 각기 다른 강도를 가지는 경량콘크리트가 사용된 플랫플레이트 슬래브 2개와 각각 같은 형상의 보통중량콘크리트를 사용한 실험체 2개에 대한 실험결과와 기존 연구자들의 선행 실험자료(Database) 분석을 통하여 현행 전단강도 산정식의 적용성을 평가하였으며 다음과 같은 결론을 얻 었다. 1) 슬래브 유효보폭내 집중배근 및 기둥을 관통시켜 배근되는 슬래브 철근의 영향으로 뚫림전단균열이 발생한 이후에도 최대하중의 68.4~80.5% 수준의 하중지지능력(post-punching resistance)을 유 지하면서 큰 변형이 일어났으며, 플랫 플레이트 구조의 취성적 전단 파괴로 인한 진행형 붕괴(progressive collapse)를 방지하는데 효과 적인 것으로 나타났다. 2) 뚫림전단강도에 대한 콘크리트강도의 영향에서 경량콘크리트의 경 우 보통중량 콘크리트에서보다 강도가 증가할수록 급격하게 감소하 는 경향을 보였다. 이는 경량골재 자체의 강도때문이라고 판단되므 로 60MPa 이상의 고강도 경량콘크리트가 사용된 플랫플레이트의 전단성능에 관한 연구가 필요하며 경량콘크리트의 압축강도와 쪼갬 인장강도와의 관계 규명과 그를 고려한 설계식의 보완이 요구된다. 3) 현행 설계식은 뚫림전단강도에 대한 슬래브 철근비의 영향을 고려 하지 않아서 낮은 철근비로 설계되는 경우는 안전율 저하의 우려가 있으므로 슬래브 철근비를 고려한 수정된 설계식의 보완이 요구된 다 4) ACI 318-051)의 경우에는 EC 2-04^(2))에 비해 콘크리트의 강도의 영향을 적절히 반영하지 못하고 있는데, 이러한 단점을 해결하기 위 해서 ACI code에서 콘크리트강도의 제곱근을 Euro code의 세제곱 근을 참고하여 재검토할 것이 요구된다. 5) 경량콘크리트를 사용한 경우 보통중량콘크리트에 비해 91 98%의 내력을 가지는 것으로 나타났으며 실험결과 및 선행 실험자료 (Database)를 경량콘크리트의 전단강도를 보통중량콘크리트와 같은 수준으로 계산하여 실험값과 비교한 결과 ACI 318-05^(1))의 평균값 은 1.39, EC 2-04^(2))는 1.49로 나타났으며 대부분 자료의 실험값/계 산값이 1.0을 넘는 결과를 나타내었다. 따라서 현행 ACI 318-051), 및 EC 2-04^(2))에서의 경량콘크리트 적용시 전단강도감소 는 매우 보수적이라 판단되며 상향조정할 필요가 있다.; The use of high-strength light weight aggregate concrete is increasing faster than the development of appropriate design recommendations. The purpose of this study is to investigate punching shear strength of interior flat plate slab using lightweight concrete. In the present study, four slabs were tested under central loads. Three slabs were constructed of high-strength light weight concrete with steel ratios ranging from 0.5 to 1%. One reference specimen were constructed with normal strength normal weight aggregates. In result, punching shear strength of light weight concrete specimens are the same as 91~98% of nomal weight concrete, Both ACI code and Euro code unnecessarily underestimate to light weight concrete.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/146257http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000409606
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