6.4.1 극한하중 재하 실험 결과
실험체의 극한하중 재하실험에서 <Table 6.2>와 같은 결과를 나타냈다.
Specimen name
Second slope after cracks
Initial yielding
of Reinforcement Max. values Disp.
(㎜)
Load (kN)
Disp.
(㎜)
Load (kN)
Disp.
(㎜)
Load (kN)
RCB 0.57 23.55 5.14 167.77 9.71 186.29
RCS 0.62 29.67 2.31 86.30 4.34 101.58
VCB-1 1.32 68.59 4.92 199.52 25.67 223.26
VCB-2 1.29 65.32 5.31 194.60 6.58 203.01
VCS-1 1.48 68.38 4.98 203.47 21.04 231.79
VCS-2 1.47 70.58 5.13 208.97 15.03 227.30
<Table 6.2> Experimental Results of Beam Loding Test
휨 타입에서의 항복하중은 기준 실험체 대비 VCB-1에서 118.9%, VCB-2에서 115.9%
증가하였으며, 전단 타입에서는 VCS-1 실험체 235.7%, VCS-2 실험체 242.1% 정도 기준 실험체에 비해 항복하중이 증가한 것을 알 수 있다.
휨 타입에서 실험체의 최대하중은 Vectran 섬유시멘트복합체 보 부재 실험체가 기 준실험체에 비해 119.8%, 108.9% 높은 내력성능을 보였다. 초고강도의 성능을 나타내 는 Vectran 섬유시멘트복합체는 플렉시블한 Vectran 섬유의 특성으로 인해 시멘트매트 릭스 내에서 섬유의 뭉칭 없이 분산 및 부착이 잘 이루어져 기준실험체인 고강도 콘크 리트보다 더 우수한 내력 성능을 보이는 것으로 보이며, Vectran 섬유시멘트복합체를 적용할 시 강도와 강성이 높게 나타나 고강도의 섬유시멘트복합체에 의한 다중미세균 열로 인해 처짐 제어 효과 뿐 아니라 균열 폭 증가 억제, 초고강도, 높은 강성 기여 효과와 높은 휨 내력 성능을 보임으로써 성능이 110% 이상의 성능을 보이는 것으로 사 료된다.
극한강도실험 결과 실험체의 하중-변위 곡선 및 모멘트-곡률 곡선은 [Fig 6.10]과 [Fig 6.11]과 같으며, 각 실험체별 극한상태일때의 극한내력 값을 [Fig 6.12]와 같이 비교하였다.
[Fig 6.10] Measured Load-Deflection Curves of Beams(bending type)
[Fig 6.11] Measured Moment-Curvature Curves of Beams(bending type)
[Fig 6.12] Maximum Load of Beams(bending type)
전단 타입에서는 기준실험체에 비해 VCS-1 238.2%, VCS-2 223.7% 더 높은 내력성능 이 증가함을 나타냈다. 보 부재 극한 전단강도 평가에서는 전단균열을 확인하기 위한 전단위험 단면을 유도하였음에도 전단 균일 발생하지 않고 휨 균일이 발생하는 것으로 사료된다. 이에 보 부재의 휨 지배 단면이 전단 지배 단면 보다 더 높게 나타남으로 인해 본 실험에서의 결과처럼 2.2 ~ 2.3배 향상된 전단내력 성능을 나타냈다. 이는 전 단위험 단면을 유도하였음에도 Vectran 섬유시멘트 복합체의 영향으로 인해 전단보강 스트럽(stirrup)이 제공해 주는 것과 유사한 전단보강 및 구속력이 발현됨으로 인한 효과인 것으로 보이며, Vectran 섬유시멘트복합체를 적용하는 보 부재는 전단 보강 철 근량 저감을 가져 올 것으로 판단된다. 실험체의 하중-변위 곡선은 [Fig 6.13]과 같으 며, 각 실험체별 극한상태일때의 내력값은 [Fig 6.14]와 같이 비교하였다.
[Fig 6.13] Measured Load-Deflection Curves of Beams(shear type)
[Fig 6.14] Maximum Load of Beams(shear type)
6.4.2 Vectran 섬유시멘트복합체 적용 보 실험체 균열 및 파괴 양상
1) RCB 실험체
휨 타입 표준실험체로 RCB는 일반 고강도콘크리트가 적용된 휨타입 기준 실험체로 3 점 재하 성능을 실시하였다. RCB 실험체는 하중 재하 시작 후 28kN 부근에서 파단음과 함께 초기균열이 발생하였으며, 그 균열의 폭은 0.1 mm ~ 0.2mm 정도로 추정된다. 하 중의 증가와 함께 실험체 중앙부 인장연단에 균열의 폭이 0.5mm 정도 넓어졌으며, 이 후 균열의 상부로 진전되면서 77kN 부근에서 다른 부위에 균열이 발생하였다. 하중이 커짐에 따라 초기에 발생된 균열이 상부로 진전되면서 동시에 균열 폭이 점차 커졌다.
180kN 부근에서 부재 극한강도 발생 이후 급격한 균열 폭 증가와 함께 천천히 하중이 감소하였다. 최종 파괴는 변위 가력점 중앙부에서 부재의 콘크리트가 휨 압축 파괴되 는 형태를 나타냈다. 실험 종료 후 실험체를 살펴 본 바 균열의 개수는 13개, 최대 균 열 폭은 4.9mm로 측정되었다.