7
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 MPa51 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 WordsLow-Velocity Impact, RC Slab, Compressive Strength of Concrete, Punching Shear Capacity 1) RC1) 2),3) 23

1 RC - smcon.co.jp · rc Vol.55A pp.1327-1336 2009 6 2007

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1 RC - smcon.co.jp · rc Vol.55A pp.1327-1336 2009 6 2007

������������� 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

Page 2: 1 RC - smcon.co.jp · rc Vol.55A pp.1327-1336 2009 6 2007

����������������� � 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

Page 3: 1 RC - smcon.co.jp · rc Vol.55A pp.1327-1336 2009 6 2007

������������� 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

Page 4: 1 RC - smcon.co.jp · rc Vol.55A pp.1327-1336 2009 6 2007

����������������� � 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

Page 5: 1 RC - smcon.co.jp · rc Vol.55A pp.1327-1336 2009 6 2007

������������� 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

Page 6: 1 RC - smcon.co.jp · rc Vol.55A pp.1327-1336 2009 6 2007

����������������� � 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

Page 7: 1 RC - smcon.co.jp · rc Vol.55A pp.1327-1336 2009 6 2007

������������� 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