Evaluation of Applicability for Code Provisions Related to Crack and Deflection on SD700

Abstract

In the civil engineering society, traditional construction materials, such as timber, steel, asphalt, and portland cement concrete are often used in many construction projects. Significant research on these materials has led to an understanding of these materials and improved their strength and durability performance. The traditional materials used today are far superior to those of the past, and new materials are being specially developed to satisfy the needs of civil engineering applications. Most concrete used for construction is a combination of concrete and reinforcement, with steel being the most common material used as reinforcement. Reinforced concrete is typically used for large-scale infrastructure. For such infrastructure projects, the reinforcement must be of the right kind, of the right amount. When normal strength rebar is used for these structures, a large amount of reinforcement is needed to meet requirements for strength and serviceability. However, excessive reinforcement may reduce concrete quality. One suitable way to avoid this issue is through the application of high strength rebar, which provides various benefits. On the other hand, other issues may arise when using high strength rebar for reinforced concrete structures. Reduced reinforcement congestion when using high strength rebar increases rebar spacing, which can result in corresponding increases in crack width and deflection. Thus, serviceability of reinforced concrete is an important consideration when using high strength rebar. In light of this, the maximum yield strength of rebar is limited in concrete design codes. In Korean concrete design codes, SD600 rebar has already been allowed. Research on higher strength SD700 rebar has also been conducted, but it has not yet been included in the Korean concrete design codes due to need for additional research on serviceability. This study seeks to address this important research need. In this study, flexural tests were conducted to evaluate the applicability for code provisions related to crack and deflection on SD700. RC beam and one way slabs reinforced with SD700 were tested. Allowable crack width and minimum height of members presented in KDS are checked for evaluation of serviceability provisions.

Keywords: high strength rebar, yield strength of rebar, allowable crack width, minimum height of member, effective stiffness

토목분야에서는 목재, 강철, 아스팔트 및 포틀랜드 시멘트 콘크리트와 같은 전통적인 건축 자재가 많은 건설 프로젝트에서 보통 사용된다. 이러한 재료에 대한 수행된 수많은 연구들은 각 재료들에 대한 이해도를 높였으며, 강도와 내구 성능을 증가시키는 성과를 보였다. 근데에 사용되는 재료들은 과거의 재료보다 더 우수하며, 토목 공학 응용 분야의 특정 요구를 충족시키기 위해 새로운 재료도 개발되고 있다. 건설에 사용되는 콘크리트는 대부분 보강 재료와 조합하여 사용되며, 강철은 가장 흔한 보강 재료로 쓰인다. 일반적으로 철근 콘크리트는 대규모 사회기반시설에 사용된다. 이러한 대규모 사회기반시설 건설에는 적절한 철근의 종류와 양이 중요한 요소이다. 일반 강도 철근을 구조물에 사용하는 경우, 강도 및 사용성에 대한 요구 사항을 충족하기 위해 큰많은 양의 철근을 필요로 한다. 그러나 과도한 철근은 콘크리트 품질에 영향을 미칠 수 있다. 이 문제를 방지하는 한 가지 적절한 방법은 다양한 이점을 제공하는 고강도 철근을 적용하는 것이다. 반면에, 철근 콘크리트 구조물에 고강도 철근의 사용은 다른 문제들을 야기할 수 있다. 고강도 철근을 사용할 시 철근의 혼잡이 감소하는 반면에 철근 사이의 간격이 증가하여 균열폭과 처짐을 초래할 수 있다. 따라서 고강도 철근을 사용하는 경우 철근 콘크리트의 사용성에 대한 사항은 필수적이다. 이 점에 비추어 철근의 최대 항복 강도는 콘크리트구조 설계기준에서 제한된다. 한국 콘크리트구조 설계기준(KDS)에서는 SD600 철근이 이미 허용되었다. 고강도 SD700 철근에 대한 연구도 진행되었으나 사용성에 대한 추가 연구가 필요하여 아직 국내 콘크리트구조 설계기준에 포함되지 않았다.

이 연구는 앞서 언급된 고강도 철근의 사용에 대한 문제점을 해결하고자 한다. 본 연구에서는 균열폭과 처짐 제어 규정에 대한 SD700 사적용성을 평가하기 위해 SD700 철근이 배근된 철근 콘크리트 보와 1 방향 슬래브에 대한 휨 실험을 진행하였다. 마지막으로 사용성 평가를 위해 KDS에 제시된 부재의 허용균열폭과 최소 높이에 대한 규정을 제시하였다.

주요어: 고강도 철근, 철근 항복강도, 허용균열폭, 부재의 최소 높이, 유효강성