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고강도 철근 콘크리트 보의 Tension Stiffening 모델에 관한 실험적 평가 원문보기

  • 저자

    신대환

  • 학위수여기관

    경희대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    건축공학과

  • 지도교수

    이영학

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    vi, 71 p.

  • 키워드

    Tension Stiffening;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13536722&outLink=K  

  • 초록

    일반적으로 철근 콘크리트 부재에서 인장력은 철근이 부담하는 것으로 가정하여 콘크리트의 인장응력은 고려하지 않는다. 그러나 실제로는 철근 콘크리트 부재에 균열이 발생하면 부재의 강성이 감소하면서 응력의 재분배가 발생한다. 균열이 발생한 단면에서는 철근이 모든 응력을 부담하게 되지만, 그렇지 않는 부분은 콘크리트의 부착응력에 의해 콘크리트가 인장력의 일부를 부담하여 철근의 인장변형률을 증강시키게 된다. 이를 tension stiffening 효과라 한다. 구조설계 단계에서는 일반적으로 tension stiffening 효과는 고려하지 않고 있다. 그러나 tension stiffening 효과의 영향을 무시하면 사용하중 상태에 있어 부재의 강성이 과소평가되어 처짐의 정확한 예측이 어렵게 된다. 따라서 균열 발생 후의 정확한 해석 및 거동의 평가를 위해서 tension stiffening 효과는 반드시 고려되어야 한다. 본 연구에서는 tension stiffening 효과를 기반으로 한 tension stiffening 모델과 고강도 철근 콘크리트 보의 휨 실험 결과와의 비교분석을 통해 tension stiffening 모델의 유효성을 검증하였다. Tension stiffening 효과에 영향을 주는 주요 인자인 철근비를 변수로 하여 고강도 철근 콘크리트 보 시험체를 제작하여 휨 실험을 하였다. 이를 통해 선정 된 6가지의 tension stiffening 모델과 실험에 의한 모멘트-곡률, 하중-처짐 등을 평가하였다. 평가 결과 모멘트-곡률 관계의 경우 모든 tension stiffening 모델과 실험 값은 균열 전 상태와 완전 균열 상태 사이에 결과 값이 존재하게 된다. 시험체의 철근비가 증가할수록 tension stiffening 모델과 실험 값의 오차는 줄어들면서 대부분의 모델들이 실험 결과 값과 일치하는 결과를 보였다. 특히, 설계기준 모델에서는 ACI 318이 tension stiffening 모델에서는 Owen & Damjanic 모델이 본 실험결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.


    Generally, as tensile bars are supposed to load in reinforced concrete members, allowable tension stress is not considered in the concrete. But, if there's an actual cracking in the reinforced concrete members, stress is re-distributed as stiffness of the members is reduced. The bars in the cracking section load all stress, but their tensile strain is increased as concrete load a part of tensile force according to its bond stress in the other sections. This is said to be a tension stiffening effect. In the structural design step, the tension stiffening effect is not usually considered. But, if an impact of the effect is neglected, it's hard to estimate deflection accurately as stiffness of the members is underestimated in the working load. Accordingly, the tension stiffening effect should be absolutely considered to estimate accurate interpretation & action after a cracking. In the study, a validation of the tension stiffening model was tested through a comparative analysis with the tension stiffening model based on the tension stiffening effect and bending test results of high strength concrete bars. The high strength concrete bar samples, whose bending were tested, were manufactured in accordance with a variable as the reinforced ratio of main factor to have the tension stiffening effect. With this, the moment-curvature, load-bending were evaluated according to 6 tension stiffening models selected and the test. As a result of the evaluation, the results of all tension stiffening models and tested values are existed between a state before cracking and a full cracking state in the moment-curvature relationship. Most of models were shown to be consistent with the tested result values because errors between the tension stiffening models and the tested values were reduced as the reinforced ratio of the samples were increased. In particular, it's found out that this test would be the same as ACI 318 in the design criterion model and as Owen & Damjanic model in the tension stiffening model.


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