Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
������������� RC���������������������
1
������������� �� �����������
������������
Effects of Compressive Strength of Concrete on Impact Resistant Behavior of Simply Supported RC Slabs under Low-Velocity Impact Loading
� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� �� HIROSHI� MIKAMI
����������������� RC �����������������������������
������������� RC �����������������, ������������ 11 MPa�
51 MPa ������������, ���������������� RC ���������������
�������������, � RC ������������������� RC �����������
����������������, ������������� �������������������
��������,�����������
������������RC �������������������
In this paper, the effects of concrete strength on impact load-carrying capacity of the RC slabs under �
low-velocity impact loading are experimentally investigated. Here, the single impact-loading tests for RC
slabs are conducted under keeping effective depth and rebar ratio of the slab, and diameter of the ram
constant, in which the concrete compressive strength is varied from 11 MPa to 51 MPa. From this study,
following results are obtained: (1) even though impact resistant capacity is affected by the concrete
strength, these effects may be limited; and (2) the influence of concrete strength appears more remarkably
in static punching shear capacity than in impact resistant capacity.
Key Words�Low-Velocity Impact, RC Slab, Compressive Strength of Concrete, Punching Shear Capacity
�������
�����������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
���������������������� ���
������������������� 1)�����
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
����
������������������������
����� ����������
�
�RC����������������������
�������������������������
�������������������������
���������������������� 1)��
����������� 2),3)������������
23
����������������� � 8�
2
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������� 4),5)��
�������������������������
���
��������� 5)���������10 m/s ��
������������ RC �����������
�������������������������
���������� RC ��������������
����������� RC ������������
�������������������������
��������� 20.2�37.4 MPa ��������
������������������������
�����������������������
���������������������RC ��
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
���� 11.3 �50.9 MPa ��� 4 ���������
�������������������������
������������ 4 �����������
������������������ 1 ����� 4
���5 ��� 20 �����
�������
����������������������
��� ���������������������
��������������������� 4 ��
������������ C �������MPa��
��������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������� 6)���������
��������b�1.0 ��������������
�� SD345 ��������� 390 MPa ������
���C39 ��� C51 ��������������
����������������������� 6)�
���������� 36 N/mm2 ����������
��������������������
��������� 300 kg�������� 90 mm
���� ������
����� RC ��������������
�
����� �����
�
�������������������������
�������������������������
��� 4),5)������������������ 4 �
�������������������������
�������������� 90mm �������
�������������������������
�������������������������
������������������������
������ 4 ���5 ���� 20 �����
��� ���������������������
��
��
����
����(MPa)
����V (m/s)
�����
�����Vpcd (kN)
�����
�����Pus (kN)
C11 11.3 3,3.5,4,4.5 174.6 212.9 C26 26.3 4,4.5,5,5.5 266.2 287.2 C39 39.0 5.3,5.7,6,6.3 311.7 415.1 C51 50.9 5,5.5,6,6.5 311.7 449.3
��� ������
(a)���
�����������
������ ����
��
��
������
(b)���� � � � � (mm)
��������
����������
(90 ��)
������������
����������������� � 8�
2
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������� 4),5)��
�������������������������
���
��������� 5)���������10 m/s ��
������������ RC �����������
�������������������������
���������� RC ��������������
����������� RC ������������
�������������������������
��������� 20.2�37.4 MPa ��������
������������������������
�����������������������
���������������������RC ��
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
���� 11.3 �50.9 MPa ��� 4 ���������
�������������������������
������������ 4 �����������
������������������ 1 ����� 4
���5 ��� 20 �����
�������
����������������������
��� ���������������������
��������������������� 4 ��
������������ C �������MPa��
��������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������� 6)���������
��������b�1.0 ��������������
�� SD345 ��������� 390 MPa ������
���C39 ��� C51 ��������������
����������������������� 6)�
���������� 36 N/mm2 ����������
��������������������
��������� 300 kg�������� 90 mm
���� ������
����� RC ��������������
�
����� �����
�
�������������������������
�������������������������
��� 4),5)������������������ 4 �
�������������������������
�������������� 90mm �������
�������������������������
�������������������������
������������������������
������ 4 ���5 ���� 20 �����
��� ���������������������
��
��
����
����(MPa)
����V (m/s)
�����
�����Vpcd (kN)
�����
�����Pus (kN)
C11 11.3 3,3.5,4,4.5 174.6 212.9 C26 26.3 4,4.5,5,5.5 266.2 287.2 C39 39.0 5.3,5.7,6,6.3 311.7 415.1 C51 50.9 5,5.5,6,6.5 311.7 449.3
��� ������
(a)���
�����������
������ ����
��
��
������
(b)���� � � � � (mm)
��������
����������
(90 ��)
������������
24
������������� RC���������������������
3
�
��������� 2,000�2,000�180mm �����
��� 140 mm����� 40 mm ����������
������������ D16 ����������
150 mm ���������������������
������������������� ������
�������������������������
������������������ 1,750 mm � �
�������������������������
� RC ����������������������
���������������������
�������������
��������� P���������������
�������������������������
R�������������������������
����� �������������������
����
����������� 24 �����������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
���������
���������� 500 kN ����������
������������������� 1,470 kN�
������ DC�4.0 kHz ������������
����������� 980 kN������� DC�
2.4kHz ������� 24 �������������
���������������� ���������
��������������� 500 mm������
� 915 Hz ��������������������
�������������������������
������ RC �����������������
�������������������������
�������������������������
�������������
������������������������
����������������������� 200
ms �� 0.1 ms/word � AD �������������
� RC ����������������������
����
������������
����������
��� ����������� P����� R ���
���� �����������������
C11 ���
C26 ���
C39 ���
C51 ���
������ P ����
���������� ��������� �������
��
��(ms)��(ms)��(ms)
��(ms)
��(ms)��(ms)��(ms)
��(ms)��(ms)
��(ms) ��(ms)��(ms)
(mm)(kN)(kN)
������������� RC���������������������
3
�
��������� 2,000�2,000�180mm �����
��� 140 mm����� 40 mm ����������
������������ D16 ����������
150 mm ���������������������
������������������� ������
�������������������������
������������������ 1,750 mm � �
�������������������������
� RC ����������������������
���������������������
�������������
��������� P���������������
�������������������������
R�������������������������
����� �������������������
����
����������� 24 �����������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
���������
���������� 500 kN ����������
������������������� 1,470 kN�
������ DC�4.0 kHz ������������
����������� 980 kN������� DC�
2.4kHz ������� 24 �������������
���������������� ���������
��������������� 500 mm������
� 915 Hz ��������������������
�������������������������
������ RC �����������������
�������������������������
�������������������������
�������������
������������������������
����������������������� 200
ms �� 0.1 ms/word � AD �������������
� RC ����������������������
����
������������
����������
��� ����������� P����� R ���
���� �����������������
C11 ���
C26 ���
C39 ���
C51 ���
������ P ����
���������� ��������� �������
��
��(ms)��(ms)��(ms)
��(ms)
��(ms)��(ms)��(ms)
��(ms)��(ms)
��(ms) ��(ms)��(ms)
(mm)(kN)(kN)
25
����������������� � 8�
4
�� � ���������������������
����������������� 0 ms �����
������������������� P �������
�������������������������
�� 1 ������������������� 2 �
�������������������������
������������� 2 �����������
���������������� RC �������
�������������������������
������������������������
C39 ��� C51 ������������������
������������� R ������������
������������������������
10 ms ����������������������
��� 3 ms �������������������
�������������������������
�������������������������
��� C39 ��� C51 ��������������
���
�������������������� � �����
�������������������������
��������� 0mm�� mm ���������
��������������������������
C11 ������� 10mm ��������������
C39 �����������������������
15 mm ������������
����������
��� �������������� RC ������
������������������������ V
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
���� ����������� RC �����������
��� C11 ���
��� C26 ���
��� C39 ���
��� C51 ���
����������������� � 8�
4
�� � ���������������������
����������������� 0 ms �����
������������������� P �������
�������������������������
�� 1 ������������������� 2 �
�������������������������
������������� 2 �����������
���������������� RC �������
�������������������������
������������������������
C39 ��� C51 ������������������
������������� R ������������
������������������������
10 ms ����������������������
��� 3 ms �������������������
�������������������������
�������������������������
��� C39 ��� C51 ��������������
���
�������������������� � �����
�������������������������
��������� 0mm�� mm ���������
��������������������������
C11 ������� 10mm ��������������
C39 �����������������������
15 mm ������������
����������
��� �������������� RC ������
������������������������ V
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
���� ����������� RC �����������
��� C11 ���
��� C26 ���
��� C39 ���
��� C51 ���
26
������������� RC���������������������
5
C11 �����������������������
��������������������������
������������� V ����������
�������������������������
�������������������������
�����C39 ��� C51 �������������
��������������������������
�������������������������
���
������������������������
�������������������������
�� RC ���������������������
������������������� 5)�����
�������������������������
�������������������������
������������ RC �����������
�������������������������
������������������
���������
��� ���������� V ����������
����������a������ Pud, �b����� Rud
����c����� �ud ����������������
����� Pud � C39 ���������������
���������������� V �������
�������������������������
� Pud ����������������������
�������C39 ��� C51 �����������
�������������������
������������������ Rud ������
4),5)�����������������������
�������������������������
������������������� Rud ����
��������������������������
�������������� C39 ��� C51 ���
�������������������
������������������������
�������������������C39 ���
C51 ���� Pud � Rud ��������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��� C39 ��� C51 ��������������
�����������������������C11
��� C26 ��������������
��������������������ud ����� V
������������C11 �����������
�������������������������
���������� RC �������������
�������������������������
������������ �ud �����������
�������������������������
C39 � C51 �������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������
��� ���������������������
��������������������� ����
�������������������������
�������������������������
���������������������� 4),5)�
���������� RC ������������
������� ������������������
�������������������������
����������RC �������������
�������������������������
���� ��������������������������
��
��
�
��
��
��
��
��� �����
���� ���� ����
� � ��� ���� � ��������
������������� RC���������������������
5
C11 �����������������������
��������������������������
������������� V ����������
�������������������������
�������������������������
�����C39 ��� C51 �������������
��������������������������
�������������������������
���
������������������������
�������������������������
�� RC ���������������������
������������������� 5)�����
�������������������������
�������������������������
������������ RC �����������
�������������������������
������������������
���������
��� ���������� V ����������
����������a������ Pud, �b����� Rud
����c����� �ud ����������������
����� Pud � C39 ���������������
���������������� V �������
�������������������������
� Pud ����������������������
�������C39 ��� C51 �����������
�������������������
������������������ Rud ������
4),5)�����������������������
�������������������������
������������������� Rud ����
��������������������������
�������������� C39 ��� C51 ���
�������������������
������������������������
�������������������C39 ���
C51 ���� Pud � Rud ��������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��� C39 ��� C51 ��������������
�����������������������C11
��� C26 ��������������
��������������������ud ����� V
������������C11 �����������
�������������������������
���������� RC �������������
�������������������������
������������ �ud �����������
�������������������������
C39 � C51 �������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������
��� ���������������������
��������������������� ����
�������������������������
�������������������������
���������������������� 4),5)�
���������� RC ������������
������� ������������������
�������������������������
����������RC �������������
�������������������������
���� ��������������������������
��
��
�
��
��
��
��
��� �����
���� ���� ����
� � ��� ���� � ��������
27
����������������� � 8�
6
�
�������������������������
� RC ����������������������
����� ��������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
��C11 �����������������
��� ���������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������C51 ���� C39 ���
�������������������
� �������������� RC ��������
�������������������������
��C39 � C51 �����������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��
��� ���������������������
������������ �������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
������������������������
RC ������������ 5)�����RC ����
����������
��� �������������� 2.0 � 3.0 ���
�������������������������
���� C39�C51 ���������� 2 �������
���C11�C26 ����� 3 �����������
������������������������ 3
��������������������� C39�
C51 ����� 3 �����������������
C39�C51 ��������������������
��������������������������
��������������������� 36N/mm2
�������������������������
�����������
�������� 5)��������� 2 �����
�������������������������
��������������� 2 ���������
������ 3 ������������������
��������� 2 ���������������
�������������������������
�������������������������
�� RC ������1 m������������
�������������������������
�������������������������
��
��
��
��V
(m/s)
��
���
��Rud (kN)
��
���
���
��
���
��Pud (kN)
��
���
���
C11 4.0 597.3 1.00 212.9 1.00 C26 4.0 849.7 1.42 287.2 1.35 C39 5.7 898.6 1.50 415.1 1.95 C51 5.0 952.6 1.59 449.3 2.11
���� �������������������
���� ������������������
���� ��������
��
(kN
)
��(mm)
��
��
��
��������
����
��������
����������������� � 8�
6
�
�������������������������
� RC ����������������������
����� ��������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
��C11 �����������������
��� ���������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������C51 ���� C39 ���
�������������������
� �������������� RC ��������
�������������������������
��C39 � C51 �����������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��
��� ���������������������
������������ �������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
������������������������
RC ������������ 5)�����RC ����
����������
��� �������������� 2.0 � 3.0 ���
�������������������������
���� C39�C51 ���������� 2 �������
���C11�C26 ����� 3 �����������
������������������������ 3
��������������������� C39�
C51 ����� 3 �����������������
C39�C51 ��������������������
��������������������������
��������������������� 36N/mm2
�������������������������
�����������
�������� 5)��������� 2 �����
�������������������������
��������������� 2 ���������
������ 3 ������������������
��������� 2 ���������������
�������������������������
�������������������������
�� RC ������1 m������������
�������������������������
�������������������������
��
��
��
��V
(m/s)
��
���
��Rud (kN)
��
���
���
��
���
��Pud (kN)
��
���
���
C11 4.0 597.3 1.00 212.9 1.00 C26 4.0 849.7 1.42 287.2 1.35 C39 5.7 898.6 1.50 415.1 1.95 C51 5.0 952.6 1.59 449.3 2.11
���� �������������������
���� ������������������
���� ��������
��
(kN
)
��(mm) �
��
��
�
��������
����
��������
28
������������� RC���������������������
7
� �
�������� 7 ����������������
�������� �����������������
������������������RC �����
�������������������������
��������RC ���������������
�������������������������
������ RC �����������������
�������������������������
������
�������������10m/s ��������
���������� RC �������������
��������������������� RC ��
�������������������300kg���
���������������� 11.3�50.9 MPa �
� 4 �������� RC �������������
�������� 4 ����������������
�������������������������
4 ���� 20 ������������������
��������������������
� �� ���������������������� � � � �
RC ��������������������
C39���������� 39MPa�� C51��
51MPa��������������������
������������� RC ��������
�����������������������
��������
� �� �����������������������
�����������C39 � C51 �������
�����������������������
�����������������������
� � ������������
� �� ��������� C11 ����������
������������������������
�����������������������
C39 � C51 �����������������
� � �����������������������
������������
�� �����������������������
��������������������� RC
�����������������������
������
�� �����������������������
���� 2 ������������������
3 ��������������������� 2
�����������������������
�����������������������
�����������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������
����
1�������������� 6����������
�����1993
2������������������������
�����������������������
�������������Vol.21�No.3�pp.1579-
1584�1999
3������������������ �������
�����������������������
�����������������������
����������������� 477 ��
pp.107-114�1995
4�� ����� ��������� RC ������
����������������������
Vol.54A�pp.1034-1043�2008
5�� ����� �����������������
����� RC ����������������
��������Vol.55A�pp.1327-1336�2009
6���������������������2007 �
��
��
��
��
��V (m/s)
��
����Rud (kN)(i)
��
�����Pud (kN)
�����
�����Vpcd (kN)(ii)
�����
�����Pus (kN)(iii)
����
����(i)/(iii)
����
����(i)/(ii)
����(MNm)
C11 4.0 597.3 471.6 174.6 212.9 2.81 3.42 2.78
C26 4.0 849.7 690.6 266.2 287.2 2.96 3.19 3.16
C39 5.7 898.6 1070.5 311.7 415.1 2.16 2.88 3.92
C51 5.0 952.6 960.8 311.7 449.3 2.12 3.06 4.18
���� �����������������
������������� RC���������������������
7
� �
�������� 7 ����������������
�������� �����������������
������������������RC �����
�������������������������
��������RC ���������������
�������������������������
������ RC �����������������
�������������������������
������
�������������10m/s ��������
���������� RC �������������
��������������������� RC ��
�������������������300kg���
���������������� 11.3�50.9 MPa �
� 4 �������� RC �������������
�������� 4 ����������������
�������������������������
4 ���� 20 ������������������
��������������������
� �� ���������������������� � � � �
RC ��������������������
C39���������� 39MPa�� C51��
51MPa��������������������
������������� RC ��������
�����������������������
��������
� �� �����������������������
�����������C39 � C51 �������
�����������������������
�����������������������
� � ������������
� �� ��������� C11 ����������
������������������������
�����������������������
C39 � C51 �����������������
� � �����������������������
������������
�� �����������������������
��������������������� RC
�����������������������
������
�� �����������������������
���� 2 ������������������
3 ��������������������� 2
�����������������������
�����������������������
�����������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�������
����
1�������������� 6����������
�����1993
2������������������������
�����������������������
�������������Vol.21�No.3�pp.1579-
1584�1999
3������������������ �������
�����������������������
�����������������������
����������������� 477 ��
pp.107-114�1995
4�� ����� ��������� RC ������
����������������������
Vol.54A�pp.1034-1043�2008
5�� ����� �����������������
����� RC ����������������
��������Vol.55A�pp.1327-1336�2009
6���������������������2007 �
��
��
��
��
��V (m/s)
��
����Rud (kN)(i)
��
�����Pud (kN)
�����
�����Vpcd (kN)(ii)
�����
�����Pus (kN)(iii)
����
����(i)/(iii)
����
����(i)/(ii)
����(MNm)
C11 4.0 597.3 471.6 174.6 212.9 2.81 3.42 2.78
C26 4.0 849.7 690.6 266.2 287.2 2.96 3.19 3.16
C39 5.7 898.6 1070.5 311.7 415.1 2.16 2.88 3.92
C51 5.0 952.6 960.8 311.7 449.3 2.12 3.06 4.18
���� �����������������
29