Abstract This study aimed to evaluate the shear friction strength mechanism of monolithically and separately cast concrete members using steel fiber reinforced concrete (SFRC). To achieve this, a total of 30 push-off tests were conducted with variables such as volume fraction of steel fiber, clamping force of shear-friction reinforcement, and concrete compressive strength. The experimental results showed that the inclusion of steel fibers significantly increased the shear friction strength of monolithically cast concrete. Similarly, the strength improvement in the separately cast specimens was notable with the addition of steel fibers. Notably, as the steel fiber content increased, the concrete contribution also improved, which was attributed to the enhancement of dowel action by the shear-friction reinforcement and the increased tensile strength of the concrete. When comparing the experimental results with current design standards, Eurocode2 provided the most accurate predictions, suggesting that the tensile strength of concrete increased by steel fibers can lead to more precise predictions of shear friction strength.

본 연구에서는 프리캐스트(PC) 및 현장타설(CIP) 콘크리트 합성보의 전단철근비와 정모멘트 및 부모멘트가 전단강도에 미치는 영향을 실험적으로 분석하였다. 분리타설 된 합성보의 전단 성능을 평가하기 위해 동일한 철근 배치를 가진 8개의 실험체를 사용하였으며, 그 중 4개는 일체타설되고, 4개는 분리타설되었다. 모든 실험체는 높은 종방향 철근비와 높은 수평 전단 강도를 가지도록 설계되어 수직 전단 파괴를 유도하였다. 실험은 PC와 CIP 콘크리트 합성보의 전단철근비가 수직 전단 강도에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점 하중 실험을 통해 수행되었다. 실험 결과, 분리타설된 실험체 중에서 부모멘트가 작용하고 전단 보강비가 낮은 실험체가 정모멘트가 작용한 실험체보다 더 높은 전단 강도를 보였다. 모멘트 방향은 전단 변형 및 균열 패턴에 영향을 미쳤다. 또한, 전단 성능을 평가하기 위해 실험 결과를 현행 설계 기준과 비교하였다.

지속적으로 많은 현장에서 프리캐스트 콘크리트 공법이 적용되고 있지만, 현행 콘크리트 구조기준에는 수평전단강도에 대해 콘크리트 변수를 충분히 활용하지 못하는 계산법이 제시되어 있다. 이전 연구에서도 전단키 활용에 대한 의견이 분분하다. 해외에 전단키를 활용한 수평전단강도 설계식이 있지만 전단키 상세에 따른 계산법은 제시되어 있지 않다. 이에 따라 본 연구에서는 프리캐스트 콘크리트 합성 보의 접합면에 형성한 전단키 상세에 따른 수평전단강도 및 전단강도를 평가하였다. 5개의 실험체를 가지고 4점 가력 실험을 수행하였고 변수로는 조임 응력과 계면에 형성된 전단키 높이를 고려하였다. 실험 결과를 분석해 보면 전단키는 전단강도에 큰 영향을 주지 못하였지만 수평전단강도에는 높이에 따라 기여도의 차이를 보였다. 따라서 이전의 연구들에서 제안된 전단키 설계식은 적절하지 못한 것으로 나타났으며, 전단키를 활용한 합성보 설계 시 전단키 높이를 고려해야 하는 것으로 나타났다.

The purposes of this study are (i) to evaluate the mechanical properties of triple hybrid-reinforced concrete mixed with carbon nanotubes, nano-silica, and graphene oxide and (ii) to determine the effect of these properties on the bond strength. First of all, compressive strength and splitting tensile strength tests were performed to evaluate the mechanical properties of triple hybrid-reinforced concrete. It has been observed that the flexural strength of concrete increases and the Poisson's ratio and volumetric strain decrease with the incorporation of nano-materials, and the effect is most pronounced when graphene oxide is added. Next, pull-out tests were conducted using a total of 21 specimens of triple hybrid-reinforced concrete. Similarly to the material test results, the bond performance of triple hybrid-reinforced concrete was found to be the highest, which can be attributed to the minimal volumetric deformation of the concrete. By this, the bond strength of Triple hybrid-reinforced concrete was evaluated, taking into account the mechanical properties. When considering Poisson's ratio and flexural strength, it was possible to predict them relatively accurately. In future research, it will be necessary to analyze additional mechanical properties such as friction coefficient and shrinkage strain of nano concrete to incorporate them into the bond strength model.