: 축 방향 힘을 받지 않을 때, 부재의 종 방향 축으로 부터 45°의 대각선 균열 사이의 각도
: 내부 응력 중심 간 거리, 일반적으로
: 안전계수, 일반적으로 1.3
설계상황
(UHPFRC 압축상태)
(UHPFRC 인장상태)
(보강철근)
내구성/일시적인 1.5 1.3 1.0
우발적인 1.2 1.05 1.0
[표 2.13] 극한한계상태에서 재료의 특성계수(NF P 18-710, 표 2.20153)
[식 2.22]
여기서, : 압축강도에 대한 장기간의 영향과 하중이 가해지는 방식으로 인한 역효과를 고려한 계수, 0.85
[식 2.23]
여기서, : 파괴 후 인장강도 평균값 (NF P18-470 5.5.454) : 글로벌 효과에 대한 방향 계수, 1.25
(NF P18-470 4.4.354)
: 압축강도 평균값 (NF P18-470 5.5.254)
UHPFRC 순간 균열폭 는 NF P180-470 부록 D54에 따라 실험결과 곡선에서 국 부적 고점에서의 균열폭 값을 사용하거나 최고점이 없으면 0.3mm를 사용한다.
UHPFRC 인장영역에서 탄성 구간 한계 특성값 은 7MPa보다 크고 인장균열 직전 에서 특성값 은 6MPa보다 크다. 실험체의 높이에 1%만큼 균열폭이 나타났을 때 인장 특성값 은 인장균열 직전에서 특성값 에 0.8을 맞추어 추정한다.
인장력이 발휘하는 고점에서 균열폭 또는 0.3mm일 때 인장변형률 , 실험체 높 이에 1%만큼 균열폭이 나타났을 때 인장변형률 및 극한인장변형률 은 [식 2.24], [식 2.25] 및 [식 2.26]과 같이 관계한다. UHPFRC 구성 재료에 의한 인 장 부분 계수 은 [표 2.13]을 따른다.
(a) 압축응력-변형률 관계 (b) 인장응력-변형률 관계 [그림 2.18] UHPFRC 모델화한 응력-변형률 관계 곡선
[식 2.24]
[식 2.25]
[식 2.26]
여기서, : 인장력이 발휘하는 고점에서 균열폭 또는 0.3mm (NF P180-470 부록 D54)
: 으로 H는 휨 실험체의 높이 (NF P18-470 부록 D54)
: 비 취성 확보에 기여하는 가장 긴 섬유의 길이 : 특성길이,
나. 설계 전단강도
AFNOR-French standard institute(2016)“National addition to Eurocode 2 — Design of concrete structures: specific rules for Ultra-High Performance
Fibre-Reinforced Concrete (UHPFRC)54”에 따라 UHPFRC 및 보강재로 구성된 선형 부재 설계 전단력 은 다음 [식 2.27]에 의해 구할 수 있다.
[식 2.27]
전단 보강 된 부재의 단면에서 UHPFRC으로 제공되는 전단력 는 [식 2.28]
과 같이 추정된다.
[식 2.28]
여기서,
: 부재 축응력, ( ≤ ≤ ) : 부재 폭
: 부재 유효깊이
: 외부하중으로 인한 단면에서 축력 (축 변형 영향은 생략 가능) : 부재 단면적
: 안전계수, 1.5
전단 보강철근으로부터 전단 저항력
은 [식 2.29]와 같이 계산된다. 이때 후프나 원형 프레임으로 보강된 원형 단면에서 전단력이 Tie 방향과 평행하여 철근 이 직접적으로 작용하지 않는 점을 고려하여
을 30%까지 줄일 수도 있다.
cot cot sin [식 2.29]
여기서, : 전단 보강재의 단면적 : 전단 보강재의 간격 : 전단 보강재의 설계강도
: 종 방향 축에 대한 주 압축응력의 기울기(≥30°) : 전단 보강재가 부재와 이르는 각도
: 부재에서 고려되는 내부 응력 중심 간 거리,
UHPFRC 보강 섬유에 기여하는 전단 저항력 은 [식 2.30]에서 계산된다.
cot [식 2.30]
여기서, : 부재 단면적,
이때 에서 전단균열이 발생할 때 균열강도 는 [식 2.31]을 따른다.
[식 2.31]
여기서, : 균열폭, max
: 값
제4절 HPC 응력-변형률 모델 제안
K-UHPC15 J-UFC56 F-UHPFRC54 HPC 탄성계수, 45,000MPa 50,000MPa 45,000-65,000MPa 45,000MPa
푸아송비, 0.2 0.2 0.2 0.2
(압축)재료저감계수 =0.91 1/
=1.3
1/
=1.5 or 1.2 =0.85 (인장)재료저감계수 =0.80 1/
=1.3
1/
=1.3 or 1.05 =0.80 (전단)부재저감계수 =0.77 1/
=1.3
1/
=1.5 =0.95 [표 2.14] 강섬유 보강 콘크리트 국가별 탄성계수, 푸아송비, 재료저감계수 비교
이 절에서는 국가별 강섬유가 보강된 콘크리트의 설계기준 또는 지침을 참고하 여 고성능 섬유보강 시멘트복합재(이하, HPC; High Performance Fiber Reinforced Cement Composite)의 역학실험을 수행한 결과로부터 비선형 및 선형 응력-변형률 관계 곡선을 정의하였다. 또한, 강섬유가 혼입된 HPC의 전단 기여분을 고려한 부재
의 설계 전단강도추정식을 유도하였다. [표 2.14]는 국가별 강섬유가 보강된 콘크 리트와 이 연구에서 새롭게 제시한 HPC의 응력-변형률에 대한 재료저감계수를 [표 2.14]와 같이 나타내었다.