KR20090005743A - Rc beams strengthened in shear with honeycomb steel mesh, construction method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 허니컴스틸메쉬(Honeycomb Steel Mesh : HSM)를 이용하여 전단 보강한 철근콘크리트빔, 이의 시공방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 철근콘크리트빔의 파괴와 거동을 효율적으로 방지할 수 있도록 허니컴스틸메쉬를 철근콘크리트내에 적절히 배근하여 빔의 전단크랙의 확산을 방지하고, 초기전단파괴를 효과적으로 억제할 수 있는 허니컴스틸메쉬를 이용한 철근콘크리트빔 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reinforced concrete beam sheared using honeycomb steel mesh (HSM), a construction method thereof, and more specifically, a honeycomb steel to effectively prevent the destruction and behavior of the reinforced concrete beam. The present invention relates to a reinforced concrete beam using a honeycomb steel mesh and a construction method using the same, in which the mesh is properly disposed in the reinforced concrete to prevent the spreading of shear cracks of the beam and to effectively suppress the initial shear failure.
일반적으로 철근콘크리트는 철근으로 보강한 콘크리트(reinforced concrete)로서 모래, 자갈 등을 골재로 하고, 시멘트와 물을 섞어 제작된 콘크리트는 압축력에는 상당히 강한 저항력을 가지고 있으나 인장력에는 약하므로 이 약점을 이용하여 철근(steel bar)으로 보강하여 형성한 합성구조체로 정의할 수 있다. Generally, reinforced concrete is reinforced concrete made of reinforced concrete, which is made of aggregates such as sand and gravel, and concrete mixed with cement and water has a very strong resistance to compressive force, but is weak against tensile force. It can be defined as a composite structure formed by reinforcing with steel bars.
위와 같은 철근콘크리트(Reinforced Concrete) 빔은 구조 역학적으로 휨과 전단의 두 가지 요소에 의하여 파괴된다. 이중에서 철근콘크리트 빔의 전단 파괴는 취성파괴로서 사전 경고 없이 급작스럽게 발생하여 휨파괴보다 훨씬 위험한 요소로서 분류된다. 이러한 이유 때문에 구조물의 설계시에는 철근콘크리트 빔은 휨에 대해서 충분한 저항력을 갖고, 극한 하중하에서 연성 파괴가 되도록 설계해야 한다. Reinforced Concrete beams are structurally destroyed by two factors, flexural and shear. Among them, shear failure of reinforced concrete beams is brittle fracture, which occurs suddenly without any warning and is classified as more dangerous than flexural failure. For this reason, when designing structures, reinforced concrete beams should be designed to have sufficient resistance to bending and to be ductile under extreme loads.
최근 들어, 이러한 철근콘크리트의 전단보강에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 동시에 전단 보강 기술 또한 다양화되고 있는 추세이다. 그러나 대부분이 외부적으로 전단 보강된 연구에 치중되어 있고, 내부적으로 전단 보강된 연구는 부족한 형편이다. 내부적으로 전단 보강된 연구의 일예로는 Cucchiara, C., Mendola L.L. and Papia, M., "Effectiveness of stirrups and steel fibres as shear reinforcement", Cement and Concrete Composites, Vol. 26, 2004, pp777∼786"에 기재된 바와 같이 철근콘크리트빔에 내부 전단보강용으로 스틸섬유를 넣은 것과 Park, C.W. and Sim, J.S., "Shear failure analysis of concrete beams reinforced with newly developed GFRP stirrups", Key Engineering Materials, Vol. 324-325, No. 2, 2006, pp995∼998"에 기재된 바와 같이 철근콘크리트빔에 내부 전단보강용으로 기존의 스틸로 된 스터럽 대신에 GFRP로 만든 스터럽을 넣은 것 등이 있다.Recently, research on the shear reinforcement of such reinforced concrete has been actively conducted, and the shear reinforcement technology is also diversifying. However, most of them are focused on externally sheared studies, and insufficiently internally sheared studies. An example of internally shear reinforced studies is Cucchiara, C., Mendola L.L. and Papia, M., "Effectiveness of stirrups and steel fibers as shear reinforcement", Cement and Concrete Composites, Vol. 26, 2004, pp 777-786, and steel, fiber reinforced steel beams for internal shear reinforcement as described in Park, CW and Sim, JS, "Shear failure analysis of concrete beams reinforced with newly developed GFRP stirrups", Key As described in Engineering Materials, Vol. 324-325, No. 2, 2006, pp 995-998, there are GFRP stirrups instead of steel stirrups for internal shear reinforcement. .
또한, 얇은 육각기둥들이 패턴형태를 이룬 벌집 모양인 하니컴 구조가 뛰어난 역학적 특성으로 인해 항공우주산업분야, 자동차산업분야 등에서 사용되어 지고 있다. 이것은 허니컴 코어를 평판 사이에 샌드 위치시켜 높은 하중에 고강도의 발현이 필요한 다양한 산업용 소재 등으로서 사용되고 있다. 이러한 연구의 일예로는 Yamashita M. and Gotoh M., "Impact behavior of honeycomb structures with various cell specifications : numerical simulation and experiment", Impact Engineering, Vol.32, 2005, pp618∼630" 등이 있다. In addition, the honeycomb structure, which is a honeycomb-shaped honeycomb with a pattern of thin hexagons, has been used in the aerospace industry and the automotive industry because of its excellent mechanical properties. This is used as a variety of industrial materials and the like where the honeycomb cores are sandwiched between the plates and require high strength expression at high loads. Examples of such studies include Yamashita M. and Gotoh M., "Impact behavior of honeycomb structures with various cell specifications: numerical simulation and experiment", Impact Engineering, Vol. 32, 2005, pp618-630.
위와 같이 종래에는 허니컴 구조의 스틸재를 항공우주산업분야, 자동차산업분야 등에서는 많이 적용되었지만, 건축, 토목용 구조물에 적용한 사례가 전혀 없었다.As described above, the honeycomb structure steel has been widely applied in the aerospace industry and the automobile industry, but there have been no cases of applying it to the construction and civil engineering structures.
따라서 본 발명은 허니컴 구조의 재료를 항공우주산업분야, 자동차산업분야에 적용되고 있음에 착안하여 본 발명에 적용할 수 있음을 안출하게 된 것이다. Accordingly, the present invention is conceived that the material of the honeycomb structure is applied to the aerospace industry and the automobile industry, and can be applied to the present invention.
따라서 본 발명은 도시기반시설분야의 재료이며, 전단보강재로서 널리 사용할 수 있는 허니컴스틸메쉬(Honeycomb Steel Mesh : HSM)를 안출하고 이것을 철근콘크리트 구조물 특히 철근콘크리트 빔에 적용하고자 함을 본 발명의 기술적 과제로 한다. 이를 더 구체적으로 설명하면, 본 발명은 철근콘크리트빔의 파괴와 거동을 효율적으로 방지할 수 있고, 적절한 형상의 허니컴스틸메쉬를 철근콘크리트 빔에 배근하여 사용함으로써 전단크랙의 확산을 방지하고, 초기전단파괴를 효과적으로 억제할 수 있는 허니컴스틸메쉬 및 이를 이용한 철근콘크리트 빔의 시공방법을 제시하는 것을 기술적 과제로 한다.Therefore, the present invention is a material in the field of urban infrastructure, to produce a honeycomb steel mesh (HSM) that can be widely used as a shear reinforcement and to apply it to reinforced concrete structures, particularly reinforced concrete beams Shall be. In more detail, the present invention can effectively prevent the destruction and behavior of the reinforced concrete beam, by using a honeycomb steel mesh of appropriate shape to be reinforced to the reinforced concrete beam to prevent the spread of shear cracks, the initial shear It is a technical object of the present invention to propose a honeycomb steel mesh that can effectively suppress fracture and a method of constructing a reinforced concrete beam using the same.
또한 본 발명은 허니컴스틸메쉬의 셀의 대각선 폭과 용접상태에 따른 전단보강 능력에 영향을 주는 인자를 밝힘으로써 효과적으로 전단보강을 할 수 있는 철근콘크리트빔을 제공하는 것을 본 발명의 기술적 과제로 한다. In another aspect, the present invention is to provide a reinforced concrete beam that can effectively shear shearing by revealing the factors affecting the shear width of the honeycomb steel mesh according to the diagonal width of the cell and the welding state.
상기와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 인장철근과 압축철근이 배근된 철근콘크리트빔에 있어서, 상기 철근콘리트빔의 인장철근과 압축철근 사이에 전단력을 보강하기 위한 허니컴스틸메쉬를 배근하여 이루어진 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한 다(제1 발명).In order to solve the technical problem of the present invention as described above, the present invention is a honeycomb steel mesh for reinforcing the shear force between the tensile reinforcement of the reinforced concrete beam and the reinforcing steel in the reinforced concrete beam reinforced tensile steel It provides a reinforced concrete beam sheared using a honeycomb steel mesh, characterized in that the reinforcement (first invention).
또한 본 발명은 상기 제1발명에서 인장철근과 압축철근 사이에 배근된 허니컴스틸메쉬를 철근콘크리트 빔의 전면과 후면에 배근한 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a reinforced concrete beam shear reinforced using a honeycomb steel mesh characterized in that the honeycomb steel mesh reinforced between the tensile reinforcement and the compressed reinforcement in the first invention to the front and rear of the reinforced concrete beam do.
또한 본 발명은 상기 제1 발명에 있어서 허니컴스틸메쉬의 셀의 대각선폭의 길이(L)가 100 내지 150mm 범위인 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a reinforced concrete beam sheared using a honeycomb steel mesh, characterized in that the length (L) of the diagonal width of the cell of the honeycomb steel mesh ranges from 100 to 150 mm.
또한 본 발명은 상기 제1발명에 있어서 상기 허니컴스틸메쉬의 재료가 압연강재인 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a reinforced concrete beam sheared using a honeycomb steel mesh, characterized in that the material of the honeycomb steel mesh is a rolled steel material.
또한 본 발명은 상기 제1발명에 있어서 상기 허니컴스틸메쉬의 항복강도는 245MPa이고, 인장강도는 400 내지 510MPa 범위이고, 연신율은 21%인 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한다.In addition, the present invention, the yield strength of the honeycomb steel mesh in the first invention is 245MPa, tensile strength is in the range of 400 to 510MPa, elongation is 21% shear reinforced reinforced concrete using honeycomb steel mesh Provide the beam.
본 발명은 인장철근과 압축철근 및 스터럽이 배근된 철근콘크리트 구조물에 있어서, 상기 철근콘리트 구조물의 인장철근과 압축철근 사이에 전단력을 보강하기 위한 허니컴스틸메쉬를 배근하여 이루어진 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한다(제2발명).The present invention is a honeycomb steel mesh, characterized in that the honeycomb steel mesh for reinforcing the shear force between the reinforcement of the reinforced concrete structure and the reinforced concrete structure reinforce the compressive reinforcement and the stirrup reinforced Using to provide a reinforced reinforced concrete beam (second invention).
또한 본 발명은 상기 제2 발명에 있어서 상기 허니컴스틸메쉬의 셀의 대각선폭의 길이(L)가 100mm 내지 150mm 범위인 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a reinforced concrete beam sheared using a honeycomb steel mesh, characterized in that the length (L) of the diagonal width of the cell of the honeycomb steel mesh ranges from 100mm to 150mm.
또한 본 발명은 상기 제2발명에 있어서, 상기 허니컴스틸메쉬의 재료가 압연강재인 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a reinforced concrete beam sheared using a honeycomb steel mesh, characterized in that the material of the honeycomb steel mesh is a rolled steel material.
또한 본 발명은 상기 제2발명에 있어서, 상기 허니컴스틸메쉬의 항복강도는 245MPa이상이고, 인장강도는 400 내지 510MPa 범위이고, 연신율은 21%를 만족하는 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단 보강한 철근콘크리트빔을 제공한다.In addition, in the second invention, the yield strength of the honeycomb steel mesh is 245 MPa or more, the tensile strength is in the range of 400 to 510 MPa, and the elongation is sheared using a honeycomb steel mesh, characterized in that 21% is satisfied. Provide reinforced reinforced concrete beams.
또한 본 발명은 인장철근, 압축철근이 배근된 철근콘크리트 구조물 시공방법에 있어서, 상기 철근콘리트 구조물의 인장철근과 압축철근 사이에 전단력을 보강하기 위한 허니컴스틸메쉬를 상기 인장철근과 압축철근에 용접 또는 띠철근으로 결합시켜 배근 시공하는 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔의 시공방법을 제공한다(제 3발명).In another aspect, the present invention is a method for constructing a reinforced concrete structure in which tensile reinforcement, compression reinforcement is reinforced, the honeycomb steel mesh for reinforcing shear force between the tensile reinforcement and the compression reinforcement of the reinforced concrete structure welded or It provides a method of constructing a reinforced concrete beam sheared using a honeycomb steel mesh characterized in that the reinforcement construction by combining with the band reinforcement (third invention).
또한 본 발명은 상기 제3발명에 있어서, 상기 인장철근과 압축철근 사이에 스터럽을 더 배근한 것을 특징으로 하는 허니컴스틸메쉬를 이용하여 전단보강한 철근콘크리트빔을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a reinforced concrete beam sheared using a honeycomb steel mesh, characterized in that further reinforce the stirrup between the tensile reinforcement and the compressed reinforcing bar.
본 발명은 6각 또는 8각 형상으로 이루어진 셀을 용접으로 연속적으로 형성하여 허니컴 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 철근콘크리트빔의 전단보강용 허니컴스틸메쉬를 제공한다.The present invention provides a honeycomb steel mesh for shear reinforcement of reinforced concrete beams, which is formed in a honeycomb shape by continuously forming cells having a hexagonal or octagonal shape by welding.
상기 하니컴스틸메쉬의 셀의 형상은 6각 또는 8각으로 다양하게 실시할 수 있으나, 이외에도 필요에 따라 상기 6각, 8각형상 이외의 다각형도 적용할 수 있 다. 또한 상기 하니컴스틸메쉬의 셀간의 상호간 결합은 용접으로 연결하는 방식을 채택하고 있으나, 상호 셀간의 결합을 위해서 띠상으로 된 결속수단 또는 고정 수단을 사용해도 상관없다.The honeycomb steel mesh may have various shapes of hexagonal or octagonal cells. However, polygons other than the hexagonal and octagonal shapes may be applied as necessary. In addition, although the honeycomb steel mesh cells are mutually coupled to each other by welding, a band-binding means or a fixing means may be used for the mutual cell coupling.
그리고 본 발명에 의한 허니컴스틸 메쉬의 철근콘크리트내의 설치 위치는 스터럽이 배근되는 인장철근과 압축철근 사이에 배근되고, 배근의 형태는 연속해서 배근하거나, 불연속적으로 배근하는 것 어느 것도 모두 포함할 수 있다. In addition, the installation position in the reinforced concrete of the honeycomb steel mesh according to the present invention is reinforced between the tensile reinforcing bar and the compressed reinforcing bar where the stirrup is reinforced, and the shape of the reinforcing bar may include any of continuous or discontinuous reinforcement. have.
또한 본 발명에 의한 철근콘크리트 빔의 전단보강을 위해서 전단보강용 스터럽과 동시에 같이 배근하거나. 전혀 스터럽을 배근하지 않고 허니컴스틸메쉬만을 배근하여 사용할 수도 있다. 배근의 위치는 콘크리트빔의 길이방향 정면에서 보아 앞·뒤면 양면에 모두 배치하거나, 일면에만도 배근할 수 있다. 이때 인장철근 또는 압축철근(또는 주철근)에 상기 허니컴스틸메쉬를 배근할 때 상기 주철근과 연결을 위해서 띠상의 결속수단을 사용하거나 용접으로 설치할 수도 있다. In addition, for shear reinforcement of the reinforced concrete beam according to the present invention or at the same time with the shear reinforcing stirrup. You can use only honeycomb steel mesh without adding stirrup at all. The position of the reinforcement can be arranged on both sides of the front and rear view as seen from the longitudinal front of the concrete beam, or can be placed only on one side. At this time, when the honeycomb steel mesh is placed on the tensile reinforcement or the compressed reinforcing bar (or the main reinforcing bar), a band-shaped fastening means may be used for welding with the main reinforcing bar.
본 발명에 의한 허니컴스틸메쉬로 전단보강한 빔은 무보강으로 전단보강한 철근콘크리트빔보다 강도와 강성이 매우 향상되는 효과를 거둘 수 있고, 아울러 무보강 또는 스터럽으로 전단보강한 콘크리트빔에 비해서 더 높은 하중에서 초기전단 균열이 나타남으로써 허니컴스틸메쉬가 초기 전달균열을 억제하는 효과가 있어 철근콘크리트빔의 강도를 높여 고층 구조물과 토목구조물의 안전성을 확보할 수 있는 제반 효과가 있는 발명이다. The beam reinforced by honeycomb steel mesh according to the present invention has the effect that the strength and stiffness are significantly improved than the reinforced concrete beam sheared with no reinforcement, and also compared with the concrete beam shear reinforced with no reinforcement or stirrup. As the initial shear cracks appear at high loads, the honeycomb steel mesh has an effect of suppressing the initial transfer crack, thereby increasing the strength of the reinforced concrete beam, thereby ensuring the safety of high-rise structures and civil structures.
이하 본 발명을 이하의 실시예를 통하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
실시예Example
전단성능의 측정방법How to measure shear performance
허니컴스틸메쉬가 보강된 보의 전단성능을 테스트하기 위해서 3000kN 용량의 만능시험기(UTM : Universal Test Machine)을 이용하여 0.015mm/sec 속도로 변위제어 방식으로 철근콘크리트빔(이하 실험체라고도 함)의 4점을 가력하였다. 테스트 기록은 SYSTEM 5000 데이터 로거가 연결된 컴퓨터를 이용하여 실험체가 파괴될 때까지 매 3초마다 자동으로 기록하였다. 중앙 경간의 처짐을 구하기 위해서 경간의 중앙부에 2개와 양지점의 앞·뒤에 4개의 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)를 부착하였다. 최대하중이 작용하는 중앙부의 콘크리트 변형률을 측정하기 위해서 8개의 변형률게이지(Strain Gauge)를 중앙경간의 측면과 빔의 상면에 대칭적으로 부착하였다. 각 LVDT와 변형률게이지의 위치는 도3에 도시된 바와 같다. 이 다양한 지점에서 실험체의 전단성능을 측정하였음을 밝혀둔다. In order to test the shear performance of honeycomb steel reinforced beams, a reinforced concrete beam (also referred to as a test specimen) using a 3000kN Universal Test Machine (UTM) at a speed of 0.015mm / sec in a displacement control method. The point was added. Test records were automatically recorded every 3 seconds using a computer connected to a SYSTEM 5000 data logger until the test specimens were destroyed. In order to find the deflection of the central span, two LVDTs (Linear Variable Differential Transformers) were attached to the center of the span and to the front and rear of both points. Eight strain gauges were symmetrically attached to the side of the center span and the top of the beam to measure the concrete strain at the center of maximum load. The positions of each LVDT and strain gauge are as shown in FIG. It is noted that the shear performance of the specimen was measured at these various points.
실시예 1Example 1
실험체(SHBW100)의 제작Preparation of Experimental Body (SHBW100)
본 발명의 실험에 사용된 철근콘크리트 실험체의 시멘트는 국내에서 제조된 1종 포틀랜드시멘트를 사용하고, 모래는 비중 2.59, 자갈은 비중 2.67로서 최대 치수는 25mm의 분쇄자갈을 사용하였다. 철근은 전단파괴를 유도하기 위해서 압축철근 과 인장철근으로서 직경(D) 22mm를 사용하고, 각각 압축철근은 1단, 인장철근은 2단으로 배근하고, 주철근(인장, 압축철근) 사이를 잡아주기 위해서 직경(D) 6mm의 스터럽만 최소한으로 빔의 중앙에 배치하였다. 또한 실험체 제작에 사용된 콘크리트 설계기준강도는 24MPa로 하고, 레미콘 타설시 Φ150(직경)×300mm(높이) 압축강도 시험용 실험체 몰드로 제작한 후 ASTM C 39에 근거하여 28일 양생한 후에 실험한 결과, 압축강도는 23.4MPa이었다. The cement of the reinforced concrete specimens used in the experiments of the present invention used one type of Portland cement manufactured in Korea, and the sand had a specific gravity of 2.59 and the gravel of 2.67 with a maximum grinding diameter of 25 mm. In order to induce shear failure, reinforcing bar uses diameter (D) 22mm as compressive and tensile reinforcing bars. Only a 6 mm diameter stub was placed at the center of the beam to a minimum. In addition, the concrete design reference strength used for the production of the test specimen was 24MPa, and when the ready-mixed concrete was placed into a test mold for testing Φ150 (diameter) × 300mm (height) compressive strength, it was cured for 28 days according to ASTM C 39. The compressive strength was 23.4 MPa.
또한 본 실시예에서 사용한 전단보강 허니컴스틸메쉬는 일반구조용 압연강재(SS400:항복강도 400MPa인 구조용 압연강재)로 제작된 것을 사용하였고, 허니컴스틸메쉬의 셀의 치수는 두께(A)×높이(B)×셀폭(L)은 1.2mm×20mm×100mm의 것을 사용하였다. 허니컴스틸메쉬셀(cell)간의 용접 상태는 보통의 것을 사용하고, 항복강도는 245MPa, 인장강도는 400 내지 510MPa범위, 연신률은 21(%)의 것을 사용했다(실시예 1의 실험체명을 약칭하여 SHBW100이라 함).In addition, the shear-reinforced honeycomb steel mesh used in this embodiment was made of a general structural rolled steel (SS400: structural rolled steel having a yield strength of 400 MPa), the dimensions of the honeycomb steel mesh cell thickness (A) × height (B The x cell width L of 1.2 mm x 20 mm x 100 mm was used. The welding state between honeycomb steel mesh cells was a normal one, the yield strength was 245 MPa, the tensile strength was 400 to 510 MPa, and the elongation was 21 (%) (abbreviated to the test body name of Example 1 Called SHBW100).
본 실시예의 실험체의 단면치수는 180mm(가로)×360mm(세로)×1800mm(길이)×40mm(피복두께)의 것을 사용하였다. 상기 허니컴스틸메쉬의 배치는 빔 상부의 압축철근과 빔 하부의 인장철근 사이에 설치하면서 빔의 측면에서 보아 전, 후면에 각각 배치 설치하였다. 철근과 허니컴스틸메쉬의 배치상태의 개략적인 상태를 도1c에 도시하였다. The cross-sectional dimensions of the test specimen of this example were 180 mm (width) x 360 mm (length) x 1800 mm (length) x 40 mm (coat thickness). The honeycomb steel mesh is disposed between the front and rear of the beam while being installed between the compressive steel of the upper beam and the tensile steel of the lower beam. A schematic state of the arrangement of the rebar and honeycomb steel mesh is shown in FIG. 1C.
실험결과Experiment result
위와 같은 실험체를 상기 전단성능의 측정방법에 근거하여 실험체의 특성을 측정하였다. 이 결과 SHBW100의 초기휨균열하중과 초기전단균열하중은 각각 33.4kN, 117.7kN이고, 극한강도는 371.4(kN), 강성은 86.61kN/mm였다. 또한, 도4c에 나타낸 바와 같이 허니컴스틸메쉬로 전단 보강한 실험체는 복부에 발생한 균열이 확대되거나 진전되지 않고, 가력점 부근의 피복에서 잔금이 생기면서 파괴되는 전단-압축파괴 양상을 보이고 있음을 알 수 있다. 구체적인 결과수치는 아래 표1에 나타냈다.As described above, the properties of the specimens were measured based on the measurement method of the shear performance. As a result, SHBW100 had initial bending cracking load and initial shear cracking load of 33.4kN and 117.7kN, respectively, and ultimate strength was 371.4 (kN) and stiffness was 86.61kN / mm. In addition, as shown in FIG. 4C, the specimens shear-reinforced with honeycomb steel mesh showed a shear-compression failure mode in which the cracks in the abdomen did not expand or evolve, but are destroyed due to the formation of residual charges in the coating near the elastic point. Can be. Specific result values are shown in Table 1 below.
실시예 2Example 2
실험체(SHGW100)의 제작Preparation of Experimental Body (SHGW100)
본 발명의 실험에 사용된 철근콘크리트 실험체의 시멘트는 국내에서 제조된 1종 포틀랜드시멘트를 사용하고, 모래는 비중 2.59, 자갈은 비중 2.67로서 최대 치수는 25mm의 분쇄자갈을 사용하였다. 철근은 전단파괴를 유도하기 위해서 압축철근과 인장철근으로서 직경(D) 22mm를 사용하고, 각각 압축철근은 1단, 인장철근은 2단으로 배근하고, 주철근(인장, 압축철근) 사이를 잡아주기 위해서 직경(D) 6mm의 스터럽만 최소한으로 빔의 중앙에 배치하였다. 또한 실험체 제작에 사용된 콘크리트 설계기준강도는 24MPa로 하고, 레미콘 타설시 Φ150(직경)×300mm(높이) 압축강도 시험용 공시체 몰드로 제작한 후 ASTM C 39에 근거하여 28일 양생한 후에 실험한 결과, 압축강도는 23.4MPa이었다.The cement of the reinforced concrete specimens used in the experiments of the present invention used one type of Portland cement manufactured in Korea, and the sand had a specific gravity of 2.59 and the gravel of 2.67 with a maximum grinding diameter of 25 mm. Reinforcing bar uses diameter (D) 22mm as compressive and tensile reinforcing bars to induce shear failure, compressing reinforcing bars in one stage and tensile reinforcing bars in two stages, respectively, to hold the main reinforcing bars (tensile and compressive bars). Only a 6 mm diameter stub was placed at the center of the beam to a minimum. In addition, the concrete design reference strength used for the production of the test specimen was 24MPa, and when the ready-mixed concrete was placed into a specimen mold for testing Φ150 (diameter) × 300mm (height) compressive strength, it was cured for 28 days based on ASTM C 39. The compressive strength was 23.4 MPa.
또한 본 실시예에서 사용한 전단보강 허니컴스틸메쉬는 일반구조용 압연강재(SS400:항복강도 400MPa인 구조용 압연강재)로 제작된 것을 사용하였고, 허니컴스틸메쉬의 셀의 치수는 두께(A)×높이(B)×셀폭(L)은 1.2mm×20mm×100mm의 것을 사용하였다. 허니컴스틸메쉬셀(cell)간의 용접 상태는 매우 양호한 것을 사용하고, 항복강도는 245MPa, 인장강도는 400 내지 510MPa범위, 연신률은 21(%)의 것을 사용했다(실시예 2의 실험체명을 약칭하여 SHGW100이라 함).In addition, the shear-reinforced honeycomb steel mesh used in this embodiment was made of a general structural rolled steel (SS400: structural rolled steel having a yield strength of 400 MPa), the dimensions of the honeycomb steel mesh cell thickness (A) × height (B The x cell width L of 1.2 mm x 20 mm x 100 mm was used. The welding state between honeycomb steel mesh cells was very good, the yield strength was 245 MPa, the tensile strength was 400 to 510 MPa, and the elongation was 21 (%) (abbreviated to the test body name of Example 2 Called SHGW100).
본 실시예의 실험체의 단면치수는 180mm(가로)×360mm(세로)×1800mm(길이)×40mm(피복두께)의 것을 사용하였다. 상기 허니컴스틸메쉬의 배치는 빔의 상부의 압축철근과 빔 하부의 인장철근 사이에 설치하면서 단면의 전, 후면에 각각 배치 설치하였다. 철근과 허니컴스틸메쉬의 배치상태의 개략적인 상태를 도1c에 도시하였다. The cross-sectional dimensions of the test specimen of this example were 180 mm (width) x 360 mm (length) x 1800 mm (length) x 40 mm (coat thickness). The honeycomb steel mesh is disposed between the front and rear of the cross section while being installed between the compression reinforcing bar at the top of the beam and the tensile reinforcing bar at the bottom of the beam. A schematic state of the arrangement of the rebar and honeycomb steel mesh is shown in FIG. 1C.
실험결과Experiment result
위와 같은 실험체를 상기 전단성능의 측정방법에 근거하여 실험체의 특성을 측정하였다. 이 결과 SHGW100의 초기휨균열하중과 초기전단균열하중은 각각 35.3kN, 123.5kN이고, 극한강도는 378.8(kN), 강성은 84.11kN/mm였다. 또한, 도4d에 나타낸 바와 같이 허니컴스틸메쉬로 전단 보강한 실험체는 복부에 발생한 균열이 확대되거나 진전되지 않고, 가력점 부근의 피복에서 잔금이 생기면서 파괴되는 전단-압축파괴 양상을 보이고 있음을 알 수 있다. 구체적인 결과수치는 표1에 나타냈다.As described above, the properties of the specimens were measured based on the measurement method of the shear performance. As a result, SHGW100 had initial shear crack load and initial shear crack load of 35.3kN and 123.5kN, respectively, and ultimate strength was 378.8 (kN) and stiffness was 84.11kN / mm. In addition, as shown in FIG. 4D, the specimens shear-strengthened with honeycomb steel mesh showed a shear-compression fracture mode in which the cracks formed in the abdomen were not expanded or developed, and the cracks were generated due to the formation of a residual amount in the coating near the elastic point. Can be. Specific result values are shown in Table 1.
실시예 3Example 3
실험체(SHBW150)의 제작Fabrication of Experimental Body (SHBW150)
본 발명의 실험에 사용된 철근콘크리트 실험체의 시멘트는 국내에서 제조된 1종 포틀랜드시멘트를 사용하고, 모래는 비중 2.59, 자갈은 비중 2.67로서 최대 치수는 25mm의 분쇄자갈을 사용하였다. 철근은 전단파괴를 유도하기 위해서 압축철근과 인장철근으로서 직경(D) 22mm를 사용하고, 각각 압축철근은 1단, 인장철근은 2단으로 배근하고, 주철근(인장, 압축철근) 사이를 잡아주기 위해서 직경(D) 6mm의 스터럽만 최소한으로 빔의 중앙에 배치하였다. 또한 실험체 제작에 사용된 콘크리트 설계기준강도는 24MPa로 하고, 레미콘 타설시 Φ150(직경)×300mm(높이) 압축강도 시험용 공시체 몰드로 제작한 후 ASTM C 39에 근거하여 28일 양생한 후에 실험한 결과, 압축강도는 23.4MPa이었다. The cement of the reinforced concrete specimens used in the experiments of the present invention used one type of Portland cement manufactured in Korea, and the sand had a specific gravity of 2.59 and the gravel of 2.67 with a maximum grinding diameter of 25 mm. Reinforcing bar uses diameter (D) 22mm as compressive and tensile reinforcing bars to induce shear failure, compressing reinforcing bars in one stage and tensile reinforcing bars in two stages, respectively, to hold the main reinforcing bars Only a 6 mm diameter stub was placed at the center of the beam to a minimum. In addition, the concrete design reference strength used for the production of the test specimen was 24MPa, and when the ready-mixed concrete was placed into a specimen mold for testing Φ150 (diameter) × 300mm (height) compressive strength, it was cured for 28 days based on ASTM C 39. The compressive strength was 23.4 MPa.
또한 본 실시예에서 사용한 전단보강 허니컴스틸메쉬는 일반구조용 압연강재(SS400 : 항복강도 400MPa인 구조용 압연강재)로 제작된 것을 사용하였고, 허니컴스틸메쉬의 셀의 치수는 두께(A)×높이(B)×셀폭(L)이 1.2mm×20mm×150mm의 것을 사용하였다. 허니컴스틸메쉬셀(cell)간의 용접 상태는 보통인 것을 사용하고, 항복강도는 245MPa, 인장강도는 400 내지 510MPa범위, 연신률은 21(%)의 것을 사용했다(실시예 3의 실험체명을 약칭하여 SHBW150이라 함).In addition, the shear-reinforced honeycomb steel mesh used in the present embodiment was made of a general structural rolled steel (SS400: structural rolled steel having a yield strength of 400 MPa), the dimensions of the honeycomb steel mesh cell thickness (A) × height (B The cell width L of 1.2 mm x 20 mm x 150 mm was used. The welding state between honeycomb steel mesh cells was used as normal, yield strength was 245 MPa, tensile strength was in the range of 400 to 510 MPa, and elongation was 21 (%). Called SHBW150).
본 실시예의 실험체의 단면치수는 180mm(가로)×360mm(세로)×1800mm(길이)×40mm(피복두께)의 것을 사용하였다. 상기 허니컴스틸메쉬의 배치는 빔 상부의 압축철근과 빔 하부의 인장철근 사이에 설치하면서 빔의 측면에서 보아 전, 후면에 각각 배치 설치하였다. 철근과 허니컴스틸메쉬의 배치상태의 개략적인 상태를 도1d에 도시하였다.The cross-sectional dimensions of the test specimen of this example were 180 mm (width) x 360 mm (length) x 1800 mm (length) x 40 mm (coat thickness). The honeycomb steel mesh is disposed between the front and rear of the beam while being installed between the compressive steel of the upper beam and the tensile steel of the lower beam. The schematic state of the arrangement of the reinforcing bars and the honeycomb steel mesh is shown in FIG. 1D.
실험결과Experiment result
위와 같은 실험체를 상기 전단성능의 측정방법에 근거하여 실험체의 특성을 측정하였다. 이 결과 SHBW150의 초기휨균열하중과 초기전단균열하중은 각각 30.6kN, 99.8kN이고, 극한강도는 331.7(kN), 강성은 72.59kN/mm였다. 또한, 도4e에 나타낸 바와 같이 허니컴스틸메쉬로 전단 보강한 실험체는 복부에 발생한 균열이 확대되거나 진전되지 않고, 가력점 부근의 피복에서 잔금이 생기면서 파괴되는 전단-압축파괴 양상을 보이고 있음을 알 수 있다. 구체적인 결과수치는 표1에 나타냈다.As described above, the properties of the specimens were measured based on the measurement method of the shear performance. As a result, SHBW150 had initial bending cracking load and initial shear cracking load of 30.6kN and 99.8kN, respectively, and ultimate strength was 331.7 (kN) and stiffness was 72.59kN / mm. In addition, as shown in FIG. 4E, the specimens shear-strengthened with honeycomb steel mesh showed a shear-compression failure mode in which the cracks in the abdomen did not expand or evolve, but were destroyed due to the formation of a residual amount in the coating near the elastic point. Can be. Specific result values are shown in Table 1.
실시예 4Example 4
실험체(SHGW150)의 제작Preparation of Experimental Body (SHGW150)
본 발명의 실험에 사용된 철근콘크리트 실험체의 시멘트는 국내에서 제조된 1종 포틀랜드시멘트를 사용하고, 모래는 비중 2.59, 자갈은 비중 2.67로서 최대 치수는 25mm의 분쇄자갈을 사용하였다. 철근은 전단파괴를 유도하기 위해서 압축철근과 인장철근으로서 직경(D) 22mm를 사용하고, 각각 압축철근은 1단, 인장철근은 2단으로 배근하고, 주철근(인장, 압축철근) 사이를 잡아주기 위해서 직경(D) 6mm의 스터럽만 최소한으로 빔의 중앙에 배치하였다. 또한 실험체 제작에 사용된 콘크리트 설계기준강도는 24MPa로 하고, 레미콘 타설시 Φ150(직경)×300mm(높이) 압축강도 시험용 공시체 몰드로 제작한 후 ASTM C 39에 근거하여 28일 양생한 후에 실험한 결과, 압축강도는 23.4MPa이었다.The cement of the reinforced concrete specimens used in the experiments of the present invention used one type of Portland cement manufactured in Korea, and the sand had a specific gravity of 2.59 and the gravel of 2.67 with a maximum grinding diameter of 25 mm. Reinforcing bar uses diameter (D) 22mm as compressive and tensile reinforcing bars to induce shear failure, compressing reinforcing bars in one stage and tensile reinforcing bars in two stages, respectively, to hold the main reinforcing bars (tensile and compressive bars). Only a 6 mm diameter stub was placed at the center of the beam to a minimum. In addition, the concrete design reference strength used for the production of the test specimen was 24MPa, and when the ready-mixed concrete was placed into a specimen mold for testing Φ150 (diameter) × 300mm (height) compressive strength, it was cured for 28 days based on ASTM C 39. The compressive strength was 23.4 MPa.
또한 본 실시예에서 사용한 전단보강 허니컴스틸메쉬는 일반구조용 압연강 재(SS400:항복강도 400MPa인 구조용 압연강재)로 제작된 것을 사용하였고, 허니컴스틸메쉬의 셀의 치수는 두께(A)×높이(B)×셀폭(L)은 1.2mm×20mm×150mm의 것을 사용하였다. 허니컴스틸메쉬셀(cell)간의 용접 상태는 매우 양호한 것을 사용하고, 항복강도는 245MPa, 인장강도는 400 내지 510MPa범위, 연신률은 21(%)의 것을 사용했다(실시예 4의 실험체명을 약칭하여 SHGW150이라 함).In addition, the shear-reinforced honeycomb steel mesh used in this embodiment was made of a general structural rolled steel material (SS400: structural rolled steel material with a yield strength of 400 MPa), the dimensions of the honeycomb steel mesh cell thickness (A) × height ( B) x cell width L used a thing of 1.2 mm x 20 mm x 150 mm. The welding state between honeycomb steel mesh cells was very good, and the yield strength was 245 MPa, the tensile strength was 400 to 510 MPa, and the elongation was 21 (%) (abbreviated to the experimental body of Example 4 Called SHGW150).
본 실시예의 실험체의 단면치수는 180mm(가로)×360mm(세로)×1800mm(길이)×40mm(피복두께)의 것을 사용하였다. 상기 허니컴스틸메쉬의 배치는 빔 상부의 압축철근과 빔 하부의 인장철근 사이에 설치하면서 빔의 측면에서 보아 전, 후면에 각각 배치 설치하였다. 철근과 허니컴스틸메쉬의 배치상태의 개략적인 상태를 도1d에 도시하였다. The cross-sectional dimensions of the test specimen of this example were 180 mm (width) x 360 mm (length) x 1800 mm (length) x 40 mm (coat thickness). The honeycomb steel mesh is disposed between the front and rear of the beam while being installed between the compressive steel of the upper beam and the tensile steel of the lower beam. The schematic state of the arrangement of the reinforcing bars and the honeycomb steel mesh is shown in FIG. 1D.
실험결과Experiment result
위와 같은 실험체를 상기 전단성능의 측정방법에 근거하여 실험체의 특성을 측정하였다. 이 결과 SHGW150의 초기휨균열하중과 초기전단균열하중은 각각 31.3kN, 96.9kN이고, 극한강도는 337.6(kN), 강성은 77.70kN/mm였다. 또한, 도4f에 나타낸 바와 같이 허니컴스틸메쉬로 전단 보강한 실험체는 복부에 발생한 균열이 확대되거나 진전되지 않고, 가력점 부근의 피복에서 잔금이 생기면서 파괴되는 전단-압축파괴 양상을 보이고 있음을 알 수 있다. 구체적인 결과수치는 표1에 나타냈다.As described above, the properties of the specimens were measured based on the measurement method of the shear performance. As a result, the initial flexural cracking load and initial shear cracking load of SHGW150 were 31.3kN and 96.9kN, respectively, the ultimate strength was 337.6 (kN) and the stiffness was 77.70kN / mm. In addition, as shown in FIG. 4F, the specimens shear-reinforced with honeycomb steel mesh showed a shear-compression failure mode in which the cracks in the abdomen were not expanded or evolved, and a crack was generated in the coating near the elastic point. Can be. Specific result values are shown in Table 1.
비교예 1Comparative Example 1
실험체(CONTROL)의 제작Create Experiment (CONTROL)
본 발명의 비교실험에 사용된 철근콘크리트 실험체의 시멘트는 국내에서 제조된 1종 포틀랜드시멘트를 사용하고, 모래는 비중 2.59, 자갈은 비중 2.67로서 최대 치수는 25mm의 분쇄자갈을 사용하였다. 철근은 전단파괴를 유도하기 위해서 압축철근과 인장철근으로서 직경(D) 22mm를 사용하고, 각각 압축철근은 1단, 인장철근은 2단으로 배근하고, 주철근(인장, 압축철근) 사이를 잡아주기 위해서 직경(D) 6mm의 스터럽만 최소한으로 빔의 중앙에 배치하였다. 또한 실험체 제작에 사용된 콘크리트 설계기준강도는 24MPa로 하고, 레미콘 타설시 Φ150(직경)×300mm(높이) 압축강도 시험용 공시체 몰드로 제작한 후 ASTM C 39에 근거하여 28일 양생한 후에 실험한 결과, 압축강도가 23.4MPa이었다. The cement of the reinforced concrete specimens used in the comparative experiments of the present invention used one type of Portland cement manufactured in Korea, and the sand had a specific gravity of 2.59 and the gravel of 2.67. Reinforcing bar uses diameter (D) 22mm as compressive and tensile reinforcing bars to induce shear failure, compressing reinforcing bars in one stage and tensile reinforcing bars in two stages, respectively, to hold the main reinforcing bars Only a 6 mm diameter stub was placed at the center of the beam to a minimum. In addition, the concrete design reference strength used for the production of the test specimen was 24MPa, and when the ready-mixed concrete was placed into a specimen mold for testing Φ150 (diameter) × 300mm (height) compressive strength, it was cured for 28 days based on ASTM C 39. The compressive strength was 23.4 MPa.
본 비교예의 실험체의 단면치수는 180mm(가로)×360mm(세로)×1800mm(길이)×40mm(피복두께)의 것을 사용하였다(비교예 1의 실험체명을 약칭하여 CONTROL이라 함). 비교예1의 철근 배근 상태의 개략적인 상태를 도1a에 도시하였다. The cross-sectional dimensions of the test specimen of this comparative example were 180 mm (width) x 360 mm (length) x 1800 mm (length) x 40 mm (coat thickness) (abbreviated to the name of the specimen of Comparative Example 1 as CONTROL). A schematic state of the reinforcement state of Comparative Example 1 is shown in FIG. 1A.
실험결과Experiment result
위와 같은 실험체를 상기 전단성능의 측정방법에 근거하여 실험체의 특성을 측정하였다. 이 결과 실험체(CONTROL)의 초기휨균열하중과 초기전단균열하중은 각각 30.9kN, 70.6kN이고, 극한강도는 296.4(kN), 강성은 67.96kN/mm였다. 또한, 도4a에 나타낸 바와 같이 가력점 부근에서 복부에서 발생한 경사 균열이 확대되어 진전되었음을 알 수 있다. 구체적인 결과수치는 표1에 나타냈다.As described above, the properties of the specimens were measured based on the measurement method of the shear performance. As a result, the initial bending cracking load and initial shear cracking load of the CONTROL were 30.9kN and 70.6kN, respectively, the ultimate strength was 296.4 (kN), and the stiffness was 67.96kN / mm. In addition, as shown in Fig. 4A, it can be seen that the inclined cracks generated in the abdomen were enlarged and developed near the elastic point. Specific result values are shown in Table 1.
비교예 2Comparative Example 2
실험체(SS)의 제작Production of Experimental Body (SS)
본 발명의 비교실험에 사용된 철근콘크리트 실험체의 시멘트는 국내에서 제조된 1종 포틀랜드시멘트를 사용하고, 모래는 비중 2.59, 자갈은 비중 2.67로서 최대 치수는 25mm의 분쇄자갈을 사용하였다. 철근은 전단파괴를 유도하기 위해서 압축철근과 인장철근으로서 직경(D) 22mm를 사용하고, 각각 압축철근은 1단, 인장철근은 2단으로 배근하고, 주철근 사이에 직경(D) 6mm의 스터럽을 일정한 간격으로 빔 전체에 배치하였다. 또한 실험체 제작에 사용된 콘크리트 설계기준강도는 24MPa로 하고, 레미콘 타설시 Φ150(직경)×300mm(높이) 압축강도 시험용 공시체 몰드로 제작한 후 ASTM C 39에 근거하여 28일 양생한 후에 실험한 결과, 압축강도는 23.4MPa이었다.The cement of the reinforced concrete specimens used in the comparative experiments of the present invention used one type of Portland cement manufactured in Korea, and the sand had a specific gravity of 2.59 and the gravel of 2.67. In order to induce shear failure, the reinforcing bar uses diameter (D) 22mm as the compressive and tensile reinforcing bars. Placed throughout the beam at regular intervals. In addition, the concrete design reference strength used for the production of the test specimen was 24MPa, and when the ready-mixed concrete was placed into a specimen mold for testing Φ150 (diameter) × 300mm (height) compressive strength, it was cured for 28 days based on ASTM C 39. The compressive strength was 23.4 MPa.
본 비교예의 실험체의 단면치수는 180mm(가로)×360mm(세로)×1800mm(길이)×40mm(피복두께)의 것을 사용하였다(비교예 1의 실험체명을 약칭하여 CONTROL이라 함). 비교예 2의 철근 배근 상태의 개략적인 상태를 도1b에 도시하였다. The cross-sectional dimensions of the test specimen of this comparative example were 180 mm (width) x 360 mm (length) x 1800 mm (length) x 40 mm (coat thickness) (abbreviated to the name of the specimen of Comparative Example 1 as CONTROL). A schematic state of the reinforcement state of Comparative Example 2 is shown in FIG. 1B.
실험결과Experiment result
위와 같은 실험체를 상기 전단성능의 측정방법에 근거하여 실험체의 특성을 측정하였다. 이 결과 실험체(SS)의 초기휨균열하중과 초기전단균열하중은 각각 34.1kN, 85.3kN이고, 극한강도는 364.8(kN), 강성은 83.38kN/mm였다. 또한, 도4b에 나타낸 바와 같이 가력점 부근에서 복부에서 발생한 경사 균열이 굵게 확대되어 상당히 진전되었음을 알 수 있다. 구체적인 결과수치는 표1에 나타냈다.As described above, the properties of the specimens were measured based on the measurement method of the shear performance. As a result, the initial bending crack load and the initial shear crack load of the specimen (SS) were 34.1kN and 85.3kN, respectively, the ultimate strength was 364.8 (kN), and the stiffness was 83.38kN / mm. In addition, as shown in Fig. 4b, it can be seen that the inclined cracks generated in the abdomen in the vicinity of the force point were thickened and significantly advanced. Specific result values are shown in Table 1.
이상과 같이 실시예 1 내지 4 및 비교예 1, 2를 통하여 본 발명의 실험 결과에 대해서 정리해보면, 도5에 나타낸 바와 같이, 모든 시험 대상 실험체는 균열 및 전단에 의해 결국 파괴모드로 나타남으로 알 수 있다. 그러나 먼저, 실험체(빔)의 최대벤딩 모멘트 영역에서 휨에 의한 크랙이 나타나고, 첫 번째 휨 크랙이 극한강도의 10%정도에서 전진됨을 알 수 있다. 이어서 전단크랙은 실험체(CONTROL, SS)를 제외하고는 전단경간을 따라 극한하중의 29%와 33% 사이의 하중 레벨에서 전진함을 알 수 있었다. 결국 허니컴스틸메쉬로 전단 보강한 본 발명의 실험체들은 비교예1의 실험체(CONTROL)보다 50%, 비교예2의 실험체(SS)보다 30% 정도 더 높게 전단 크랙에 유리함을 확인할 수 있었다. 또한 본 발명의 실험체들은 전단 경간의 웨브 영역으로부터 초기 전단크랙이 발생함으로 알 수 있었다. As described above, the results of the present invention are summarized through Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, as shown in FIG. Can be. First, however, it can be seen that the crack due to bending appears in the maximum bending moment region of the specimen (beam), and the first bending crack is advanced at about 10% of the ultimate strength. Shear cracks were then advanced at load levels between 29% and 33% of the ultimate load along the shear span, with the exception of the specimens (CONTROL, SS). As a result, it was confirmed that the test specimens of the present invention shear-strengthened with honeycomb steel mesh were advantageous in shear cracking by about 50% higher than that of Comparative Example 1 (CONTROL) and about 30% higher than that of Comparative Example 2 (SS). In addition, the test specimens of the present invention can be seen that the initial shear crack occurs from the web region of the shear span.
결국 본 발명에서 시험한 모든 실험체들은 크게 경사 전단파괴와 전단압축파괴로 분류할 수 있다. 실험체(CONTROL, SS, SHBW150, SHGW150)는 경사전단파괴 모드로 나타나고, 이들은 재하점과 지지점을 잇는 치명적인 경사크랙을 발생시키는 특성이 나타남을 알 수 있다. 반면 실험체(SHBW100, SHGW100)는 전단압축 파괴모드로 나타나고, 먼저 웨브 영역에서 경사 크랙이 발생하지 않고, 최종 파괴에 바로 도달하고, 재하점에서 콘크리트 표면의 박리현상이 나타남을 알 수 있다. As a result, all the specimens tested in the present invention can be largely classified into gradient shear failure and shear compression failure. The specimens (CONTROL, SS, SHBW150, SHGW150) are shown in the inclined shear failure mode, and they show the characteristic of generating a fatal inclined crack between the loading point and the support point. On the other hand, the specimens (SHBW100, SHGW100) is shown in the shear compression failure mode, firstly the inclination crack does not occur in the web region, the final failure is reached immediately, the concrete surface peeling phenomenon appears at the loading point.
또한 실험체(SHBW100, SHGW100)는 극한 하중이 다른 실험체에 비해서 상대적으로 높게 나타남을 알 수 있고, 이러한 현상은 이들 실험체의 내부적으로 전단보강된 허니컴스틸메쉬이 초기경사 크랙을 서서히 진행시키면서 재하점이나 지지점으로 도달하지 않기 때문인 것으로 판단된다.In addition, the specimens (SHBW100, SHGW100) can be seen that the extreme load is relatively higher than the other specimens, this phenomenon is the internal shear-reinforced honeycomb steel mesh of these specimens as the initial slope crack slowly progressed to the loading point or support point It is because it does not reach.
그리고 하중-처짐 곡선을 도시한 도5a, 5b의 그라프에 나타난 바와 같이 허니컴스틸메시로 보강한 실험체는 무보강 실험체에 비해 극한강도가 27.8%나 증가하였고, 강성도 많이 증가하였음을 확인할 수 있었다. As shown in the graphs of FIGS. 5A and 5B showing the load-deflection curves, the specimens reinforced with honeycomb steel mesh increased 27.8% of the ultimate strength, and the stiffness also increased significantly.
도4a와 도4b는 무보강 실험체 또는 스터럽 보강 실험체의 파괴모드를 나타낸 사진으로써, 무보강 실험체에서는 파괴시 가력점과 지지점을 연결하는 주경사 균열이 발생되어 최종 파괴는 주경사균열 파괴양상을 보이고 있으나, 도 4c 내지 도4f에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 공시체인 허니컴스틸메쉬로 전단 보강한 실험체는 전체적으로 보면, 복부에 발생한 균열이 확대되거나 진전되지 않고, 가력점 부근의 피복에서 잔 콘크리트가 파손되면서 파괴되는 전단-압축파괴 양상을 보이고 있음을 알 수 있어, 전단 보강에 탁월한 효과가 있음을 알 수 있다. Figures 4a and 4b is a photograph showing the failure mode of the unreinforced specimens or stubble reinforcement specimens, in the unreinforced specimens the main slope crack connecting the force point and the support point when the fracture occurs, the final failure shows the main slope crack fracture pattern However, as shown in Figs. 4c to 4f, the specimens shear-strengthened with the specimen of honeycomb steel mesh according to the present invention, as a whole, do not expand or develop cracks in the abdomen, and the remaining concrete is removed from the coating near the elastic point. It can be seen that the shear-compression fracture mode that is destroyed while being broken, has an excellent effect on shear reinforcement.
한편 도6a 내지 도6f는 경간 중앙에서의 단면의 변형률분포를 도시한 그라프이다. 각 그라프는 빔의 극한하중의 1/4, 1/2, 3/4에서 측정된 변형률이다. 빔의 상면으로부터 1/2, 3/4 지점에 설치된 변형률게이지가 인장영역에 있게 되더라도 모든 변형률이 부(-) 결과치로서 나타난다. 이러한 이유는 경간의 중앙 양측 근처에서 초기에 발생한 휨크랙으로 인하여 중앙 경간의 인장영역이 역으로 압축을 받기 때문에 나타나는 결과이다. 6A to 6F are graphs showing the strain distribution of the cross section at the center of the span. Each graph is the strain measured at 1/4, 1/2, 3/4 of the ultimate load of the beam. All strains appear as negative results even if the strain gauges installed at 1/2 and 3/4 points from the top of the beam are in the tensile zone. The reason for this is that the tension zone of the center span is reversed due to the initial bending cracks near both sides of the span.
한편 중립축의 위치를 살펴보기 위해서 빔의 상면으로부터 1/4 지점의 변형률과 상면에서의 변형률을 살펴보면, 실험체(CONTROL)의 계산된 중립축의 위치는 빔의 표면으로부터 160mm 지점이 된다. 도6에 나타낸 바와 같이 실험체(CONTROL)의 중립축의 위치는 산출된 위치와 거의 유사한 대략 160mm 였다. 여기서 실험체(CONTROL)외의 다른 실험체의 중립축 위치는 빔의 상면으로부터 160mm보다 더 짧은 위치에 위치하고 있음을 알 수 있다. 모든 실험체의 중립축의 위치는 극한 하중에 도달할 때까지 일정함을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 본 발명에 의한 모든 실험체는 휨에 의해서 파괴되지 않고 전단에 의해 파괴됨을 확인할 수 있었다. On the other hand, in order to examine the position of the neutral axis, the strain of 1/4 point from the upper surface of the beam and the strain on the upper surface of the beam, the calculated position of the neutral axis of the control (CONTROL) is 160mm from the surface of the beam. As shown in Fig. 6, the position of the neutral axis of the control body (CONTROL) was approximately 160 mm, which was almost similar to the calculated position. Here, it can be seen that the neutral axis of the test specimens other than the control (CONTROL) is located at a position shorter than 160 mm from the upper surface of the beam. It can be seen that the position of the neutral axis of all the specimens is constant until the ultimate load is reached. From these results, it was confirmed that all the test specimens according to the present invention were not destroyed by bending but were destroyed by shearing.
결론적으로 본 발명에 의한 실험체는 모두 전단파괴 현상이 나타나나, 하니컴스틸메쉬로 전단보강된 실험체는 강도, 강성이 향상되고 무보강 실험체 또는 스터럽 보강 실험체에 비해서 더 높은 하중 하에서 초기 전단균열이 나타남을 알 수 있어, 하니컴스틸메쉬의 전단보강이 초기 균열을 강력하게 억제해주는 것으로 결론을 내릴 수 있다. In conclusion, all of the test specimens according to the present invention exhibited shear failure, but the specimens sheared with honeycomb steel mesh showed improved strength and stiffness, and showed initial shear cracking under a higher load than the non-reinforced or stirrup reinforced specimens. It can be concluded that the shear reinforcement of honeycomb steel mesh strongly suppresses the initial cracking.
그리고 본 발명에서 전단 보강재로 사용되는 허니컴스틸메쉬에 있어서, 본 실시예 1내지 4에서는 허니컴스틸메쉬의 셀의 대각선 길이(L)가 100mm과 150mm의 2종류로 실험하였으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위 내에서 사이즈를 다양하게 변형할 수 있음을 밝혀둔다. 따라서 본 발명은 상기 실시예에 따라 허니컴스틸메쉬의 셀의 대각선 길이(L)가 100mm 내지 50mm를 최적치로 설정하고 있음을 밝혀둔다. In the honeycomb steel mesh used as the shear reinforcement in the present invention, in Examples 1 to 4, the diagonal length (L) of the cells of the honeycomb steel mesh was tested in two types of 100 mm and 150 mm, but the present invention is limited thereto. It will be appreciated that various modifications can be made to the size without departing from the spirit of the invention. Therefore, the present invention reveals that the diagonal length L of the cells of the honeycomb steel mesh is set to an optimal value of 100 mm to 50 mm according to the above embodiment.
또한 본 발명은 콘크리트빔을 대상으로 한 실시예를 열거했으나, 슬라브, 기둥 등에도 설계에 따라서는 적용이 가능하며, 암거, 교량 등 토목 구조물에도 적용할 수 있음을 밝혀둔다. In addition, the present invention enumerates an embodiment for the concrete beam, it is also applicable to the slab, pillars, etc., depending on the design, it turns out that it can be applied to civil structures such as culverts, bridges.
마지막으로 허니컴스틸메쉬의 셀의 대각선 길이(L)가 100mm 이하의 것을 사용할 경우에는 배근 후에 콘크리트의 다짐과 재료의 혼화에 문제가 있는 것으로 파악이 되고, 허니컴스틸메쉬의 셀의 대각선 길이가 150mm 이상을 초과할 경우에는 전단력 및 강도가 저하될 우려가 있음을 예상할 수 있다.Lastly, when the diagonal length (L) of the honeycomb steel mesh is less than 100mm, it is known that there is a problem in concrete compaction and the mixing of materials after reinforcement. The diagonal length of the honeycomb steel mesh is 150mm or more. When exceeding, it can be anticipated that shear force and strength may fall.
도1a는 실험체(CONTROL)의 배근상태를 개략적으로 도시한 도면.Figure 1a schematically shows the reinforcement state of the test body (CONTROL).
도1b는 실험체(SS)의 배근상태를 개략적으로 도시한 도면.Figure 1b schematically shows the reinforcement state of the test body (SS).
도1c는 본 발명에 의한 실험체(SHBW100, SHBW100)의 배근상태를 개략적으로 도시한 도면.Figure 1c schematically shows the reinforcement state of the test specimens (SHBW100, SHBW100) according to the present invention.
도1d는 본 발명에 의한 실험체(SHBW150, SHBW150)의 배근상태를 개략적으로 도시한 도면.Figure 1d is a schematic diagram showing the reinforcement state of the test specimens (SHBW150, SHBW150) according to the present invention.
도2a는 본 발명에 의한 셀의 대각선 길이가 100mm인 허니컴스틸메쉬의 일부를 나타낸 사진. Figure 2a is a photograph showing a portion of the honeycomb steel mesh having a diagonal length of 100mm cells according to the present invention.
도2b는 본 발명에 의한 셀의 대각선 길이가 150mm인 허니컴스틸메쉬의 일부를 나타낸 사진. Figure 2b is a photograph showing a portion of the honeycomb steel mesh of 150mm diagonal length of the cell according to the present invention.
도3은 실험체를 시험하기위한 테스트 설정과 게이지 위치를 나타낸 도면.3 shows a test setup and gauge position for testing a test subject.
도4a는 무보강 실험체(CONTROL)의 크랙패턴과 파괴모드를 나타낸 사진.Figure 4a is a photograph showing the crack pattern and failure mode of the unreinforced test object (CONTROL).
도4b는 스터럽을 배근한 실험체(SS)의 크랙패턴과 파괴모드를 나타낸 사진.Figure 4b is a photograph showing the crack pattern and the failure mode of the test specimen (SS) with a stub.
도4c는 본 발명에 의한 실험체(SHBW100)의 크랙패턴과 파괴모드를 나타낸 사진.Figure 4c is a photograph showing the crack pattern and failure mode of the test specimen (SHBW100) according to the present invention.
도4d는 본 발명에 의한 실험체(SHGW100)의 크랙패턴과 파괴모드를 나타낸 사진. Figure 4d is a photograph showing the crack pattern and failure mode of the test specimen (SHGW100) according to the present invention.
도4e는 본 발명에 의한 실험체(SHBW150)의 크랙패턴과 파괴모드를 나타낸 사진.Figure 4e is a photograph showing the crack pattern and failure mode of the test specimen (SHBW150) according to the present invention.
도4f는 본 발명에 의한 실험체(SHGW150)의 크랙패턴과 파괴모드를 나타낸 사진. Figure 4f is a photograph showing the crack pattern and failure mode of the test specimen (SHGW150) according to the present invention.
도5a는 실험체의 하중과 처짐간의 상관관계를 도시한 그라프.Fig. 5A is a graph showing the correlation between the load and deflection of the test body.
도5b는 실험체의 하중과 압축 변형률간의 상관관계를 도시한 그라프.Fig. 5B is a graph showing the correlation between the test load and the compressive strain.
도6a는 실험체(CONTROL)의 스팬 중앙에서 횡단면에 작용하는 변형률을 도시한 그라프.Figure 6a is a graph showing the strain acting on the cross section at the center of the span of the control (CONTROL).
도6b는 실험체(SS)의 스팬 중앙에서 횡단면에 작용하는 변형률을 도시한 그라프.Fig. 6b is a graph showing the strain acting on the cross section at the center of span of the test body SS.
도6c는 실험체(SHBW100)의 스팬 중앙에서 횡단면에 작용하는 변형률을 도시한 그라프.Figure 6c is a graph showing the strain acting on the cross section at the center of the span of the test body (SHBW100).
도6d는 실험체(SHGW100)의 스팬 중앙에서 횡단면에 작용하는 변형률을 도시한 그라프.FIG. 6D is a graph showing the strain acting on the cross section at the center of span of the test body SHGW100. FIG.
도6e는 실험체(SHBW150)의 스팬 중앙에서 횡단면에 작용하는 변형률을 도시한 그라프.Fig. 6E is a graph showing the strain acting on the cross section at the center of span of the test body (SHBW150).
도6f는 실험체(SHGW150)의 스팬 중앙에서 횡단면에 작용하는 변형률을 도시한 그라프.Figure 6f is a graph showing the strain acting on the cross section at the center of the span of the test body (SHGW150).
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