강섬유 보강 철근콘크리트 보의 연성평가에 관한 연구

Abstract

강섬유 보강 콘크리트는 보통콘크리트에 비해 높은 인장강도와 연성능력을 자체적으로 보유하고 있어 최근 콘크리트의 낮은 인장강도에 대한 보완책의 하나로 강섬유 보강 콘크리트가 주목을 받고 있다. 강섬유 보강 콘크리트의 최대 강점은 재료의 일축 인장 상태에서의 연성능력 증진이므로 강섬유 보강 콘크리트가 사용될 경우 연성능력은 당연히 증가할 것으로 판단되고 있다. 현행 설계기준에 의거한 철근콘크리트 보의 설계에 있어, 인장측에서의 하중지지능력의 증가는 연성능력의 감소를 야기하는 것으로 나타나고 있으며 이에 따른 취성적 파괴를 방지하기 위해 최대철근비 또는 최외단 인장철근의 변형률 한계를 제안하고 있다. 강섬유 보강 콘크리트가 사용될 경우 철근과 함께 인장측의 지지능력이 상향되게 되며 이는 곧 철근비의 증가와 같은 효과를 주게 될 것이므로 강섬유로 보강될 경우, 철근비로 연성능력이 제한되는 현행 설계기준의 적용시 연성능력의 과대평가를 야기할 수 있음을 의미한다. 현행 설계기준에서의 휨설계의 주요 가정은 콘크리트의 인장강도를 무시하고 있으므로 현행 설계기준이 아닌, 강섬유보강 콘크리트의 단축 압축 및 인장 응력-변형률 관계를 사용한 단면 해석을 수행하여 모멘트-곡률관계를 도출하였다. 콘크리트의 압축강도의 영향과 인장철근비의 영향 그리고 강섬유의 보강량에 대한 변수 분석을 수행하여 각 경우에 대한 연성비를 도출하였다. 변수분석 결과 압축강도의 증가는 연성능력에 큰 변화를 야기하지 않았으며, 철근비와 강섬유의 혼입량이 연성비에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 현행 설계기준으로 간접적으로 도출할 수 있는 최대 철근비 제한치는 동일 수준의 연성능력 확보를 위해서는 특정 강섬유 혼입률 이상에서는 감소해야 한다는 결과를 확인할 수 있어 강섬유 보강 콘크리트의 사용시에는 연성능력에 대한 검토를 별도로 수행해야 함을 확인할 수 있었다.