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표제지

목차

기호 9

요약 11

Abstract 13

제1장 서론 15

1.1. 연구 배경 15

1.2. 연구 목적 16

1.3. 연구의 내용 및 방법 16

제2장 인장증강효과 및 철근콘크리트 연속보의 모멘트 재분배 18

2.1. 인장증강효과 18

2.2. 모멘트 재분배에 관한 연구 동향 23

2.3. 모멘트 재분배율 25

2.3.1. 콘크리트 구조설계기준에 의한 모멘트 재분배율 26

2.3.2. ACI 318-05 기준에 의한 모멘트 재분배율 28

제3장 시험체 계획 및 실험 31

3.1. 시험체 계획 31

3.2. 실험 변수 및 시험체 명 32

3.3. 시험체 제작 34

3.3.1. 시험체 제작 과정 34

3.3.2. 비부착 작업 35

3.3.3. 재료 성능 39

3.4. 구조 실험 41

3.4.1. 시험체 및 실험 기기의 설치 41

3.4.2. 시험체 가력 및 변형 측정 방법 45

제4장 실험 결과 46

4.1. 하중 - 처짐 관계 46

4.2. 하중 - 변형률 관계 47

4.3. 모멘트 - 변형률 관계 52

4.4. 파괴양상 55

제5장 실험 결과의 분석 및 고찰 59

5.1. 하중 - 처짐 관계 분석 59

5.1.1. 연속보의 처짐에 대한 이론적 고찰 60

5.1.2. 중앙부 처짐 증분에 의한 모멘트 재분배의 검증 66

5.1.3. 모멘트 - 처짐 관계 69

5.2. 연속보의 유효 휨강성 고찰 74

5.3. 모멘트 재분배율 78

5.3.1. 모멘트 재분배율 산정방법 78

5.3.2. 모멘트 재분배율에 대한 이론적 고찰 79

5.3.3. 모멘트 재분배율에 대한 분석 80

제6장 결론 82

참고문헌 84

표목차

표 3.1. 시험체 분류 33

표 3.2. 콘크리트의 배합 39

표 3.3. 공시체 시험 결과 40

표 3.4. 선형 탄성 범위에서 응력과 변형률 41

표 3.5. 철근의 항복 응력 41

표 4.1. 시험체별 인장 철근 항복 하중 48

표 4.2. 시험체별 파괴 하중 56

표 5.1. 회귀 분석 곡선의 기울기 변화 69

표 5.2. 균열 발생 직후 순수휨 구간의 유효 단면 2 차모멘트 78

표 5.3. 시험체 별 모멘트 재분배율 81

그림목차

그림 2.1. CEB-FIP Model Code에 의한 인장부재의 하중-변형률 관계 19

그림 2.2. Eurocode 2 에 의한 인장부재의 하중-변형률 관계 21

그림 2.3. 부정정 구조의 해석을 위한 모델링 24

그림 2.4. 연속보의 모멘트도 26

그림 2.5. 콘크리트 구조설계기준에 의한 모멘트 변화율 27

그림 2.6. ACI 318-05 기준에 의한 모멘트 변화율 29

그림 2.7. 보의 변형률과 응력 30

그림 3.1. 시험체 단면 상세 32

그림 3.2. 시험체 배근 상세 32

그림 3.3. 시험체 표시 기호 34

그림 3.4. 시험체 별 비부착 구간 37

그림 3.5. D19 철근의 응력-변형률 곡선 40

그림 3.6. 가력대와 시험체 설치 상황도 42

그림 3.7. 시험체의 지점간 거리 및 하중 작용 위치 43

그림 3.8. 자동 변위계 설치 위치 44

그림 3.9. 철근 변형률 게이지 부착 위치 44

그림 4.1. 시험체의 가력 상황 46

그림 4.2. 하중 - 중앙부 처짐 곡선 47

그림 4.3. 시험체의 하중 - 변형률 곡선 - (1) 49

그림 4.3. 시험체의 하중 - 변형률 곡선 - (2) 50

그림 4.3. 시험체의 하중 - 변형률 곡선 - (3) 51

그림 4.4. 시험체의 모멘트 - 변형률 곡선 - (1) 52

그림 4.4. 시험체의 모멘트 - 변형률 곡선 - (2) 53

그림 4.4. 시험체의 모멘트 - 변형률 곡선 - (3) 54

그림 4.4. 시험체의 모멘트 - 변형률 곡선 - (4) 55

그림 5.1. 하중 단계 별 중앙부 처짐 비교 59

그림 5.2. 시험체 하중 작용 상황 60

그림 5.3. 모멘트 도 61

그림 5.4. 비탄성 범위에서의 α 값 변화 곡선 64

그림 5.5. 비탄성 범위에서 CAX-3 시험체의 α 값 변화 곡선 64

그림 5.6. 보 중앙부의 이론 처짐과 실험 처짐 비교 65

그림 5.7. 초기 균열 발생 전후의 곡선 기울기 비교 66

그림 5.8. 단위 하중에 대한 처짐 증분 곡선 68

그림 5.9. 시험체 CAX - 3 의 회귀 분석 곡선 68

그림 5.10. 모멘트 - 처짐 곡선에서의 모멘트 재분배 구간 70

그림 5.11. 모멘트 - 처짐 곡선 - (1) 70

그림 5.11. 모멘트 - 처짐 곡선 - (2) 71

그림 5.11. 모멘트 - 처짐 곡선 - (3) 72

그림 5.11. 모멘트 - 처짐 곡선 - (4) 73

그림 5.12. 시험체 CAX - 3의 모멘트 재분배 구간 73

그림 5.13. 순수휨 구간 곡률 산정 방법 74

그림 5.14. 순수휨 구간 곡률에 의한 유효 단면 2 차모멘트와 평균 Ie(이미지참조) 비교 76

그림 5.15. 순수휨 구간 곡률에 의한 유효 단면 2 차모멘트와 Iem(이미지참조) 비교 77

그림 5.16. 모멘트 재분배율 비교 81

사진목차

사진 3.1. 시험체의 제작 과정 36

사진 3.2. 시험체의 비부착 가공 36

사진 3.3. 시험체 별 비부착 구간 38

사진 3.4. 시험체 설치 모습 43

사진 3.5. 단부의 반력 제어용 유압잭 설치 모습 44

사진 4.1. 실험 후 변형된 시험체 모습 57

사진 4.2. 시험체 파괴 모습 58

초록보기

철근콘크리트 연속보에서 모멘트 재분배는 철근콘크리트 부재 설계의 효율성과 경제성을 높일 수 있는 매우 유익한 현상이다. 그러나 모멘트 재분배 현상에 의한 구조적 거동을 이해하기 위해서는 인장증강효과, 모멘트 재분배와 보 처짐 관계, 균열과 유효 강성 등이 고려된 모멘트 재분배 현상에 대해 실험적인 검증이 요구된다.

따라서 이 연구에서는 연속보의 모멘트 재분배 현상과 관련이 있는 변수들을 고려하여 다음과 같이 실험을 계획하고 수행하였다.

시험체의 제원은 실제 사용되는 보의 크기를 고려하여 폭 250 mm, 높이 350 mm, 길이 7,000 mm로 하였으며, 인장증강효과와 관련된 철근 비부착 구간의 위치를 주요 변수로 하여 총 6개의 철근콘크리트 연속보 시험체를 제작하였다.

실험 방법은 1,000kN 용량의 유압 실린더를 사용하여 중앙부에 2점집중하중으로 분당 5 kN의 가력 속도로 단조 가력 하였으며, 양 단부에는 500 kN 용량의 유압 실린더를 설치하여 단부 변위 제어를 통해 연속보의 효과를 나타내는 방법으로 실험을 진행하였다. 또한 시험체의 가력과 변형은 자료 수집 장치 및 컴퓨터를 이용하여 측정하고 시험체에 파괴가 발생할 때까지 재하하면서 하중 -변위 관계와 철근 변형률, 파괴 형상에 대해 조사하였다.

이 연구에서 수행된 실험 결과를 비교 · 분석하여 얻은 결론은 다음과 같이 요약된다.

철근 비부착 구간의 위치에 따라 시험체의 모멘트 재분배율이 다르게 측정되었으며, 특히 부모멘트와 정모멘트 발생 지점에 모두 비부착 구간이 있는 경우에는 모멘트 재분배 현상이 생기지 않는 것으로 관찰되었다.

전 구간 부착된 시험체의 모멘트 재분배율은 콘크리트 구조설계기준과 ACI 318-05 기준에 의해 계산된 모멘트 재분배율보다 작게 나타나 모멘트 재분배가 가능한 범위 내에서 모멘트 재분배가 발생하였다. 그러나 정모멘트 발생 부분에 비부착 구간이 있는 시험체는 전 구간 부착된 시험체보다 모멘트 재분배율이 크게 나타나 인장증강효과가 모멘트 재분배 현상에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

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