강섬유로 보강된 콘크리트 보의 전단강도에 관한 실험적 연구 document_id A220517029109

강섬유를 혼입한 콘크리트(Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC) 보는 강섬유의 우수한 인장강도로 인하여 일반 철근콘크리트 보에 비하여 높은 전단강도를 가진다. 이 연구에서는 강섬유 혼입율에 따른 SFRC 보의 전단거동을 규명하기 위하여 실험을 수행하였으며, 특히, 압축영역에서의 비균열 콘크리트 단면의 전단저항 분담율을 분석하였다. 또한, 이 연구의 실험결과 및 기존에 보고된 87개의 실험 데이터를 수집하여 SFRC보의 전단예측식들에 대한 정확도를 평가하였다. 강섬유의 혼입율이 증가할수록 전단강도는 증가하는 경향성을 나타내었다. 그러나, 강섬유 혼입율이 0.5%인 실험체는 사인장 균열 이후 갑작스럽게 파괴되었고, 강섬유의 혼입율이 2.0%인 실험체에서는 전단보강효율이 감소하는 것으로 관찰되어 최대 전단보강효율을 가질 수 있는 혼입율은 1~2% 사이에 있을 것으로 추정된다. 또한, 압축영역에서의 비균열 콘크리트 단면의 전단저항 분담율은 약 21% 이상으로 관찰되었으며, 이 연구에서 평가된 SFRC보의 전단강도에 대한 기존 제안식 중에서 오영훈 등이 제안한 식이 비교적 정확하게 전단강도를 예측하였다. 본 연구에서는 강섬유의 혼입율에 따른 전단보강 효율성을 알아보기 위해 SFRC 보에 대한 전단실험을 수행하였으며, 특히 비균열 압축측 콘크리트의 전단력 분담율을 측정하였다. 또한, 기존 연구에 보고된 실험데이터를 수집하여 SFRC보의 전단예측식들에 대한 정확도를 평가하였다. 본 연구로부터 얻은 결론은 다음과 같다. 강섬유의 혼입율이 증가할수록 보의 사인장 균열 강도는 대체적으로 증가하는 경향을 보였다. 강섬유의 혼입율이 증가할수록 보의 전단강도는 증가하는 경향성을 나타내었으나, 강섬유의 혼입율이 1.5%를 초과하는 경우에는 강섬유의 뭉침현상에 의해 전단보강 효율성이 감소할 수 있는 것으로 관찰되었다. 강섬유 혼입율이 0.5%인 실험체는 사인장 균열 이후 갑작스럽게 파괴되었고, 1.0% 이상의 실험체에서는 사인장 균열 이후 균열면 사이에 존재하는 강섬유의 인장력 저항으로 인하여 사인장 균열폭이 상당히 커질 때까지 비교적 안정적인 하중지지 능력을 보여주었다. 압축영역에서 비균열 콘크리트 단면의 전단력 분담율을 측정한 결과 극한상태에서 전단력의 약 21.34% 이상을 분담하는 것으로 나타났다. 전단경간비가 2.5 이상인 스터럽이 없는 SFRC 보 실험체를 대상으로 본 연구에서 평가한 기존 제안식들 중에서 오영훈과 김정해의 제안식이 가장 높은 예측 정확도를 나타내었다.