강섬유 복합중공기둥의 축방향 압축에 관한 실험적 연구, 고

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12409(2022) 이 기사 인용

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강섬유와 고강도 경량골재 콘크리트, 앵글강의 합성 중공기둥의 축방향 압축성능을 연구하기 위해 강섬유와 고강도 경량골재 콘크리트, 앵글강의 합성 중공기둥 5개에 대한 축압축시험을 실시하였다. 중공률(0%, 15%, 16%, 32%, 36%)과 개구부 형태(원형 구멍 및 사각형 구멍)의 변형 매개변수를 갖는 강철입니다. 실험체의 파손현상 및 파손형태를 관찰하고 응력-변형률 곡선을 측정하여 강섬유, 고강도 경량골재 콘크리트, 앵글강의 복합중공기둥에 적합한 축지지력식을 확립하였다. 실험 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. 앵글강 합성 중공 기둥의 축 압축 성능은 중공 비율과 개구부 형태에 크게 영향을 받는다. 강섬유, 고강도 경량 골재 콘크리트, 앵글강으로 구성된 합성 중공기둥의 축 압축 성능은 중공률이 낮을 때 합성 중실기둥의 축 압축 성능과 거의 유사하다. 공극율이 높을수록 콘크리트 표면의 균열이 많아지고 일부 횡균열이 나타나고 최대 하중은 약 5~38% 감소하며 변형 연성 계수는 ​​점차 증가합니다. 원형 구멍 중공 기둥의 변형 연성 계수는 ​​사각형 구멍 중공 기둥의 변형 연성 계수보다 낮습니다. 테스트를 기반으로 유한 요소 소프트웨어 ABAQUS를 사용하여 SCAH 기둥을 시뮬레이션했습니다. 수치 시뮬레이션 결과와 테스트 결과의 비교를 통해 모델의 정확성을 검증합니다. 동시에, 다양한 단계의 콘크리트와 강철의 응력 네포그램과 콘크리트 구속 상태에서의 응력 네포그램이 시뮬레이션됩니다. 유한요소 시뮬레이션 결과에 따르면 Mander 모델을 사용하여 앵글강 복합 중공기둥의 축방향 압축 지지력을 계산하였다. 높은 계산 정확도와 대중화에 적합한 결과를 얻을 수 있습니다.

초고층 및 장경간 건축물의 발달과 함께 건축물의 구조적 무게도 점점 더 커지고 있다. 연구에 따르면 건물 자체 중량을 줄이면 강한 지진이 건물에 미치는 영향, 자재의 양, 프로젝트 비용을 크게 줄여 지속 가능한 환경적 경제적 이익과 환경적 사회적 이익을 얻을 수 있음이 밝혀졌습니다1,2. 한편, 건물의 자중을 최소화하기 위해 고성능 콘크리트를 사용해야 한다. 일반 콘크리트를 동일한 강도 등급의 고강도 경량 골재 콘크리트로 대체함으로써 구조를 효과적으로 줄일 수 있습니다3,4,5. 그러나 고강도 경량골재 콘크리트의 강도등급이 점진적으로 높아짐에 따라 콘크리트의 취성은 크게 증가한다6. 경량골재콘크리트에 강섬유를 첨가함으로써 내균열성, 연성에너지소모 및 취성을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 알 수 있다7. 한편, 구조 형태를 최적화하고 보 기둥 단면을 변경하는 것입니다. 기둥 부분에 구멍이 있는 중공 기둥은 구조물의 자중을 효과적으로 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다8,9. 중공기둥은 자중이 작고, 굽힘 방지 및 비틀림 강성이 크기 때문에 건축 구조 및 교각에 널리 사용됩니다.

최근 국내외 학자들에 의해 중공비율과 단면형상 변화를 통한 중공기둥의 축방향 압축성능에 관한 일련의 연구가 진행되고 있다. 공극률 변화와 관련하여 Han et al.10,11은 철근콘크리트 중공기둥의 축방향 압축성능을 연구한 결과 철근콘크리트 중공기둥의 지지력, 연성 및 변형능력이 좋지 않음을 발견하였다. Al-Gasham 등12은 중공율이 0.0%, 2.3%, 9.0%, 20.3%인 자가다짐 콘크리트 중공 기둥의 축방향 압축 성능을 연구한 결과 자가다짐 콘크리트의 극한하중, 강성 및 인성이 중공기둥은 중실기둥에 비해 낮은 반면, 연성은 중실기둥에 비해 높았다. 철근콘크리트 기둥의 단면 형태 변화에 대해 Liang 등13,14은 원형 및 정사각형 단면을 갖는 철근 콘크리트 기둥, 외부 원형 및 내부 원형 단면을 갖는 철근 콘크리트 중공 기둥의 구속 효과에 대한 연구 및 조사에 중점을 두었습니다. , 축 압축 하중을 받는 외부 정사각형 및 내부 정사각형 섹션. 중실기둥과 중공기둥의 철근이 콘크리트 변형에 미치는 억제효과가 크게 다른 것으로 나타났으며, 외부원과 내부원, 외부사각기둥과 내부사각형 콘크리트 중공기둥의 철근의 억제효과도 다른 것으로 나타났으며, 그 차이는 콘크리트의 팽창과 단면의 구속압력 분포의 변화에 ​​의해 발생하였다. 종합적으로 보면, 공극률의 증가를 통해 효과적으로 구조물의 자중을 감소시키고 구조물의 연성을 증가시키는 동시에 지지력을 감소시키며, 자중의 억제효과를 얻을 수 있다는 결론을 다음과 같이 얻을 수 있다. 콘크리트 보강은 개방 방법이 다르기 때문에 다릅니다.