Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

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Mechanical Behavior of Plain and Steel Fiber Reinforced High Strengh Concrete Under Biaxial Compression

2축 압축을 받는 고강도 콘크리트 및 강섬유보강 고강도 콘크리트의 역학적 거동 특성

  • 임동환 (동서대학교 토목공학과)
  • Published : 2005.10.01
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Abstract

The purpose of this study is to investigate the mechanical characteristics of plain and steel fiber high strength concrete under uniaxial and biaxial loading condition. A number of plain and steel fiber high strength concrete cubes having 28 days compression strength of 82.7MPa(12,000 psi) were made and tested. Four principal compression stress ratios ($\sigma_2/\sigma_1$=0.00, 050, 0.75 and 1.00), and four fiber concentrations($V_f$ =0.0, 0.5, 1.0 and $1.5\%$) were selected as major test variables. From test results, it is shown that confinement stress in minor stress direction has pronounced effect on the strength and deformational behavior. Both of the stiffness and ultimate strength of the plain and fiber high strength concrete Increased. The maximum increase of ultimate strength occurred at biaxial stress ratio of 0.5($\sigma_2/\sigma_1=0.5$) in the plain high strength concrete and the value were recorded $30\%$ over than the strength under uniaxial condition. The failure modes of plain high strength concrete under uniaxial compression were shown as splitting type of failure but steel fiber concrete specimens under biaxial condition showed shear type failure. The values of elastic modulus were also examined higher than that from ACI and CEB expression under biaxial compression condition.

본 연구는 1축 및 2축 압축응력을 받는 고강도 콘크리트 및 섬유보강 고강도 콘크리트의 역학적 거동 및 재료 특성을 규명함에 목적이 있다. 이를 위하여, 본 연구에서는 82.7MPa(12,000psi) 뽀일 압축강도를 발현하는 고강도 콘크리트 및 섬유보강 고강도 콘크리트 큐브 시편을 제작하여 2축 압축 응력비($\sigma_2/\sigma_1$=0.00, 0.50 , 0.75, 1.00) 및 섬유혼입률($V_f$=0.0, 0.5, 1.0, 1.5%)을 주된 실험 변수로 하는 실험을 수행하였다. 위 실험 연구를 통하여, 부응력 방향으로 도입된 구속응력은 주응력 방향으로의 강도 및 변형 거동에 좋은 개선 효과를 보이며, 고강도 콘크리트 및 강섬유 보강 고강도 콘크리트의 강성 및 극한강도가 현저히 증대되었음을 알 수 있었다. 또한 주응력 방향 및 부응력 방향 압축응력비($\sigma_2/\sigma_1$)가 0.5일 때 극한강도의 효과가 가장 크게 나타났으며, 최대 증진 효과는 1축의 그것과 비교할 때 약 $30\%$의 효과가 있는 것으로 나타났다. 1축 압축을 받는 고강도 보통 콘크리트 및 강섬유보강 콘크리트는 재하 방향과 평행한 쪼갬인장응력으로 인한 균열이 발생하는 것으로 나타났으나, 2축 압축을 받는 섬유보강 고강도 콘크리트는 전단 형태의 파괴가 일어났다. 본 실험 결과로부터 도출된 2축 압축 상태에서의 탄성계수 값은 ACI, CEB식에서 도출된 탄성계수보다 높게 나타났으며, 따라서 현재 사용되는 ACI 및 CEB 탄성계수 식은 2축 압축을 받는 고강도 콘크리트에도 적용이 가능한 것으로 사료된다.

Keywords

References

  1. Nawy, E. G., Fundamental cf High Strength High Performance Concrete, Longman, 1996
  2. Nawy, E. G., Reinforced Concrete - A Fundamental Approach 4th Edition, Prentice Hall, NJ, 2000, 786pp
  3. Nawy, E. G., Concrete Construction Engineering Handbook, CRC Press, Boca Raton, FL, 1998, 1250pp
  4. Randall,V. and Foot,K, 'High Strength Concrete for Pacific First Center', Concrete International, Vol.11, No.4, Apr. 1989, pp.14-16
  5. Hang, A. K. and Sandvik, M, 'Mix Design and Strength Data for Concrete Platform in the North Sea, Concrete in Marine Environment, SP-109, V. M Malhotra, ed., American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1988, pp.895-90
  6. Nilson, A. H., Design Imprecations cf Current Research on High Strength Concrete, ACI SP-87-7, pp.85-118
  7. Chen, R. C, Carrasguillo, S. J., and Flower, D. W., Behavior cf High Strength Concrete under Uniaxial and Biaxial Compression, ACI SP-87-14, pp.251-273
  8. Imran, I. and Pantazopoulou, S. J., 'Experimental Study of Plain Concrete Under Triaxial Stress', ACI Material Journal, Nov.-Dec. 1996, pp.589-601
  9. Traina, L. A and Mansour, S. A, 'Biaxial Strength and Deformational Behavior of Plain and Steel Fiber Concrete', ACI Material Journal, Jul.-Aug., 1991, pp.354-362
  10. Liu, T., Nilson, A, and Slate, F., 'Stress-Strain Response and Fracture of Concrete in Uniaxial and Biaxial Compression', ACI Journal, Proceedings, Vol.69, No.5, May, 1972, pp.291-295
  11. Tasuji, I., Slate, F., and Nilson, A, 'StressStrain Response and Fracture of Concrete in Biaxial Compression', ACI Journal, Proceedings, Vol.75, No.7, Jul., 1978, pp.306-312
  12. Kuper, H, Hilsdorf, H. K, and Rusch, H, 'Behavior of Concrete Under Biaxial Stresses', ACI journal, Proceedings, Vol.66, No.8, Aug., 1969, pp.656-666
  13. Liu, T. C. Y, Nilson, A. H., and Slato, F. O., 'Biaxial Stress-Strain Relations for Concrete, Proceedings', J. of ASCE, Vol.98, ST5, May, 1972, pp.1025-1034
  14. Herrin, J. C. Behavior of High Strength Concrete Model Subjected to Biaxial Compression, MSThesis, University of Texas at Austin, May, 1983
  15. Chen, R. L. Behavior of High Strength Concrete in Biaxial Compression, PhD Thesis, University of Texas at Austin, Dec., 1984
  16. Yin, W., Su, E., Mansour, M, and Hsu, T., 'Biaxial Tests of Plain and Fiber Concrete', ACI Materials Journal, Vol.86, No.3, May-Jun., 1991, pp.236-243
  17. Hussein, A and Marzouk, H, 'Behavior of High Strength Concrete under Biaxial Stresses', ACI Materials Journal, Jan.-Feb., 2000, pp.27-36
  18. Addis, B. J. and Alexsander M. G., A method cf proportioning trial mixes for high strength concrete, in ACI SP-212, High Strength Concrete, 2nd International Symposium, 1990, pp.287-308
  19. Fiorate, A, E., 'PCA Research on High Strengh Concrete', Concrete International, Vol.11, No.4, 1989, pp.44-50

Cited by

  1. A Study on Economically-Efficient Binder Combination of 80MPa Ultra High Strength Concrete vol.3, pp.1, 2015, https://doi.org/10.14190/JRCR.2015.3.1.064