염해에 의한 철구 부착성능의 국부적 손실을 고려한 철근콘크리트보의 휨 거동에 관한 연구
Flexural Performance of Corroded Reinforced Concrete Beam with Local Damage of Bond Strength between Concrete and Reinforcement
초록/요약
본 논문은 염해에 의한 부착성능 저하를 고려한 보의 실험 및 해석적 연구로서 연구 결과는 다음과 같다. 철근의 부식을 표현하기 위하여 두가지 방법을 사용하였는데 그중 하나는 전위차 촉진부식을 이용하는 것이고 하나는 고무호스를 이용하여 철근의 마디를 감싸는 방법이다. 전위차 촉진을 이용한 실험체의 경우 부식이 약 1.5%정도 발생하였으며 그 때 부식에 의한 철근의 팽창으로 인하여 부착성능이 향상된 것을 하중-변위 곡선을 통하여 관찰할 수 있었다. 고무호스를 이용하여 철근의 마디를 제거해주는 실험에서는 마디의 길 이를 제거해 줌에 따라 철근의 휨 강성 및 항복 내력이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 보의 하중 가력 시 균열의 발생과 크기는 보의 중앙 가력점 사이에서 거의 모든 균열이 발생하였으며 휨 파괴 거동을 보였다. 해석적 연구에 있어서는 감쇠자유진동 해석을 간단히 실시하였는데 감쇠율이 철근 콘크리트의 경우 0.1～0.2사이로 보기 때문에 그 값이 대략적으로 일치한다고 볼 수 있다. ATENA를 이용한 균열해석에서는 균열의 전체 폭을 주된 관점으로 관찰하였으며 그 결과 실제 실험과 거의 같은 정도의 폭을 보인다고 판단되었다. ABAQUS를 이용한 슬래브 구조물의 확대 해석에 있어서는 보 실험에 의한 실험값을 해석에 접목시켜 해석을 수행하고 그 값을 전체 슬래브로의 적용을 실시하였으며 그 결과 슬래브의 파괴를 예측해 보았는데 앞으로 더욱 연구가 필요하리라 사료되어진다. 결론적으로 철근과 콘크리트의 부착은 구조물의 수명에 관계하며 과도한 부식은 구조물의 강성을 저하시키면서 항복 강도의 저하를 불러일으키기 때문에 구조물의 시공에 있어 부식을 억제하여야 할 필요가 있다고 사료되어진다.
more초록/요약
This paper presents experimental and analysis studies about poor bond capacity of steel in reinforced concrete structure. The obtained conclusion of this study can be summarized as follows : We used two method in order to express steel's corrosion. One of the applied methods is a accelerated corrosion test. The other is a method that cover steel by using rubber hose. Corrosion of sample which use accelerated corrosion test is 1.5%. And then we could find a force-displacement conclusion. In case of experiment used rubber hose yield strength diminish when eliminate steel's bond length. Almost cracks bring in the middle of beam when beam accepts load. And bending fraction was brought. In case of analytical study we did viscous damping analysis. Damping ratio was 0.1～0.2. This conclusion equals to common reinforced concrete. In case of crack analysis used ATENA. We investigated crack's width. Conclusion equals to both experiment and analysis. In case of bending analysis used ABAQUS. Analysis was based on experiment conclusion. And We applied to slab structure. After all We could expect to displacement of slab structure. Conclusively, Bond of steel and concrete is considerated with structure's life. Also, Because high corrosion will be diminish strength of structure and yield strength. We must to restrict the corrosion.
more목차
제 1 장 서 론 = 1
1.1 연구배경 및 목적 = 1
1.2 연구내용 및 방법 = 3
1.3 선행연구 = 5
제 2 장 철근의 부식 및 부착력에 따른 휨 거동 고찰 = 7
2.1 철근의 부식 = 7
2.1.1 철근 부식의 발생 원인 = 7
2.1.2 철근부식의 진행 = 8
2.1.3 전기 화학적 부식 메커니즘 = 9
2.2 부식의 발생과 구조물의 거동 = 12
2.2.1 철근콘크리트의 부착이론 = 12
2.2.2 철근콘크리트의 부착력 저하의 윈인 및 역학적 거동 = 14
2.3 부식에 따른 휨 균열 = 22
2.3.1 균열에 대한 고찰 = 22
2.3.2 균열 예측에 관한 해석적 연구 = 23
제 3 장 부식 철근콘크리트 보의 휨 실험 = 25
3.1 실험방법 및 계획 = 25
3.2 철근 및 콘크리트 = 28
3.3 실험체 설치 및 실험 = 30
제 4 장 실험 결과 및 고찰 = 33
4.1 휨 실험에 따른 균열 및 파괴형태 = 33
4.2 휨 실험 결과 = 35
4.2.1 A계열 결과 분석 = 35
4.2.2 B계열 결과 분석 = 36
4.2.3 강도별 결과 분석 = 37
4.2.4 C-F계열 부식시험 결과 = 40
제 5 장 해석적 연구 = 47
5.1 자유진동 해석 = 47
5.1.1 Damping에 의한 에너지 소산 = 47
5.1.2 등가 점성감쇠 = 54
5.1.3 실험을 이용한 감쇠율 산정 = 56
5.2 균열 해석 = 58
5.2.1 콘크리트의 파괴이론 = 58
5.2.2 가상 균열 이론 = 59
5.2.3 유한요소해석 절차 = 61
5.2.4 ATENA 해석 = 62
5.3 ABAQUS를 이용한 구조물 해석 = 64
5.3.1 유한요소법 및 해석과정 = 64
5.3.2 보의 휨 해석 = 66
5.3.3 재료의 정의 = 67
5.3.4 해석 결과 및 분석 = 72
제 6 장 결론 = 77
참 고 문 헌 = 79
