SC보의 휨 내력에 관한 연구 = A Study on the Moment Capacity of Steel Concrete Beam
저자
발행사항
서울 : 건국대학교, 2004
학위논문사항
학위논문(석사)-- 건국대학교 산업대학원 : 건축공학과,건축구조 전공 2004. 8
발행연도
2004
작성언어
한국어
주제어
DDC
624.183423 판사항(19)
발행국(도시)
서울
형태사항
xi, 41p. : 삽도; 27cm
일반주기명
참고문헌 :p.40-41
소장기관
한글초록: 구조 설계에 있어서 RC보는 가장 널리 사용되고 있지만, 시공시 단면 및 철근의 유효 춤, 스터럽, 철근의 배근 간격은 구조설계자의 의도대로 반영이 되지 않는 경우가 많다. 따라서 이러한 시공 오차에 의한 RC보의 단면결손이나 배근 시 시공 오차를 줄이기 위한 방안으로 Steel Sheeting형 철판에 콘크리트를 충진한 SC보가 RC보의 대안으로 등장하게 되었는데, SC보는 동일 단면을 기준으로 보다 큰 휨 내력을 가지며, 이로 인한 보의 길이-높이 비를 줄일 수 있기 때문에 건물의 전체 높이를 줄일 수가 있다. 또한 합성 슬래브와 같이 Steel Sheeting이 거푸집을 대신하여 현장에서의 정확성 및 시공성능을 증대하는 효과를 가져 올 수 있다. 따라서 본 연구는 기존 RC보에 배근되는 철근 및 콘크리트 량을 동일하게 SC보에 적용하고, 이 전환된 SC보의 휨 내력 및 처짐을 구하여 기존 RC보와 비교분석을 통해 SC보에 대한 연구 및 설계에 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 연구의 방법으로는 먼저 기존 RC보의 내력 식을 분석 및 검토한 후, RC보에 배근되는 철근 량, 콘크리트의 종류를 동일하게 투입하여 전환한 SC보 모델을 만들었고, 이 SC보의 중립축의 위치와 휨 내력을 구하여 RC보와 비교, 평가하는 것으로 하였다. 그리고 마지막으로 SC보 단면을 단순보로 치환하여 등분포하중을 가한 후, 발생하는 처짐 량을 RC보와 비교하여 수식으로 고찰하여 본 SC보 단면에서의 휨 내력의 증가를 비교하여 보았다. 이 SC보의 단면에서 중립축 거리와 휨 내력을 구하기 위해서 철판과 콘크리트의 두 이질 부재 각각의 응력 분포를 구하고, 힘의 평형 조건에 의해 응력 분포 상에서 알 수 있는 SC보의 철판과 콘크리트 각각의 압축력과 인장력은 같게 되므로 중립축 거리를 구할 수 있었다. 그리고 여기서 구해진 중립축 거리를 가지고 SC보 단면의 압축력과 인장력을 곱하여 합산하게 되면 SC보의 휨 내력을 구할 수 있었다. 이러한 과정은 RC보의 휨 내력을 구하는 가정을 기본으로 하여, 철판과 콘크리트는 완전일체 거동하며, 단면내의 변형률도 일체 거동하는 탄성-소성 모형으로 가정하는 것으로 보았다. 이와 같이 SC보의 휨 내력에 관해 고찰해 보았는데, 얻어진 결론은 다음과 같이 정리할 수 있다. 우선 RC보를 SC보로써 전환함에 있어서 SC보의 각 철판의 두께는 RC보의 철근 량에 상당하는 두께로써 전환이 가능하였고, SC보의 압축측 연단으로부터 중립축까지의 거리는 콘크리트와 철판에 있어서 압축력의 합과 인장력의 합이 동일하다는 조건으로써 구할 수 있었고, 여기서 구한 중립축 거리를 가지고 압축, 인장 측 철판이 갖는 압축력 인장력, 전단철판이 갖는 압축력, 인장력, 콘크리트가 갖는 압축력을 곱하여 합산한 것이 SC보의 휨 내력임을 확인할 수 있었다. 이렇게 구해진 SC보의 휨 내력을 구하는 공식을 가지고 인장 철근 량을 변수로 갖는 임의의 다섯 가지 RC보 모델을 만들고 SC보로 전환하여 적용할 경우, SC보의 공칭휨강도에 대한 RC보의 공칭 휨강도의 비는 1.29와 1.48의 분포로 나타났다. 이것은 전단 측 철판이 RC보에서는 전단철근으로 존재할 때에는 휨 내력에 영향을 미치지 못하지만, SC보로 전환될 경우 전단철판으로 콘크리트를 구속하며, 외부 힘을 직접 받는 것으로써 작용하기 때문에 휨 내력의 증가를 가져오는 것으로 판단된다. 또한 인장철판 두께의 증가 또한 SC보의 휨 내력의 증가를 가져오는 것을 확인하였다. SC보를 단순보로 치환하여 등분포 하중을 가하였을 경우 발생하는 모멘트와 그에 따른 처짐각의 관계를 나타내는 모멘트-처짐각 상관 곡선을 그려볼 수 있었다. 곡선의 양상을 살펴보면, 하중의 양이 적을 경우에는 선형적으로 증가하지만, 하중이 증가할수록 모멘트의 증가량에 비해 처짐각의 증가량이 줄어들어 완만한 곡선으로 표현됨을 알 수 있었다. 궁극적으로 SC보는 RC보에 비해 동일조건하에서 휨 내력이 우수함을 알 수 있었다. 하지만 SC보에 있어서 향후 실험을 통해 철판과 콘크리트의 부착력 저하에 따른 부재사이의 슬립현상과 측판에서 일어날 수 있는 국부좌굴의 영향에 관해서는 향후 실험을 통한 지속적인 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다
더보기영문초록:Safe structure, and economically efficient construction have been an ultimate goal that most structure designers pursue.However, in case reinforced concrete is utilized for a girder member, it is not that simple to construct the girder as originally designed and intended by structure designer due to its variable site conditions, and other factors. This means such variable can result in bending strength and shearing force errors, which might be a reason for fall in assuring safety of the structure. For slab construction, deck plate is recently utilized as a structure material, and that made it possible to achieve construction period. Besides, as this deck plate girder has relatively higher strength and stiffness compared to the reinforced concrete, it doesn't have to be as thick as reinforced concrete girder, and this will consequently reduce fixed load acting on whole height of the building and its foundation. For this research, I have applied the advantages in compositing reinforced concrete slab and deck plate to composite girder. Instead of utilized rebars for reinforcing a concrete girder, a composite girder that a steel sheeting covers concrete surface was considered, and a neutral axis and ultimate bending strength of SC girder has been also calculated in this thesis. Besides, comparative study of reinforced concrete girder and SC girder, both have same properties and same profile, has been made. The interval between the end part of compressed side and neutral axis of SC girder was proved to be larger than that of reinforced concrete girder, and nominal bending strength of SC girder was found to be The nominal moment of SC girder exceed that of rectangular double reinforced concrete girder by minimum 129% ~ maximum 148% in this research. This is resulted from that when transferring reinforced concrete girder to SC girder, tensile and compressive side of the girder, and consequently, the interval from neutral axis to the center of tensile stress and compressive stress become more distant, and shearing bar, which is a variable only for shearing force of reinforced concrete, become a variable for increase of SC girder bending force. The M- curve shows a section performance that the M- curve of SC girder is fan shape by moment increase in the opening part, but the curve is gentle slope by more moment increase. This shows that the deflection is not increase continued by an increase moment, but gentle increase. This research shows that transferring of reinforced concrete girder to SC girder with same properties and same material increases a bending strength, and also improves constructability, and therefore result in improvement of quality and performance of the girder. However, research on prevention measures against slip between steel plate of SC girder and distinctive concrete materials, and local buckling on steel plate at the shearing side of SC girder be continued in future
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