건설폐기물은 매립에 의한 처리로 환경오염을 일으키는 주범으로 인식되고 있다. 한 해 건설폐기물 발생량은 폐기물발생량에 48.8(%)에 육박하고 있어 매년 증가 될 것으로 예상되고 있다. 이에 따른 해결방안으로 건설폐기물 중 폐콘크리트를 가공한 순환골재는 최적의 대안으로 평가받고 있다. 순환골재 실용화를 만족시키기 위해선 건설현장에서 사용 가능한 다양한 순환골재 콘크리트 설계강도에 대한 휨 부재의 강도평가가 필요하며, 순환골재 사용 시 발생될 수 있는 내구성 및 강도저하에 따른 문제점에 대한 보완이 필요하다. 따라서 본 연구는 순환골재를 사용한 콘크리트의 활용증대 방안으로 ...
건설폐기물은 매립에 의한 처리로 환경오염을 일으키는 주범으로 인식되고 있다. 한 해 건설폐기물 발생량은 폐기물발생량에 48.8(%)에 육박하고 있어 매년 증가 될 것으로 예상되고 있다. 이에 따른 해결방안으로 건설폐기물 중 폐콘크리트를 가공한 순환골재는 최적의 대안으로 평가받고 있다. 순환골재 실용화를 만족시키기 위해선 건설현장에서 사용 가능한 다양한 순환골재 콘크리트 설계강도에 대한 휨 부재의 강도평가가 필요하며, 순환골재 사용 시 발생될 수 있는 내구성 및 강도저하에 따른 문제점에 대한 보완이 필요하다. 따라서 본 연구는 순환골재를 사용한 콘크리트의 활용증대 방안으로 철근콘크리트 구조물의 노후화와 내구성 저하 시 보수․보강으로 사용되는 FRP 판(Fiber Rinforced Pastics Plate)을 적용한 순환골재 고강도콘크리트(40MPa, 60MPa) 보를 제작하여 순환골재 철근콘크리트의 휨강도 보강에 대한 적용성을 평가하고자 한다. 본 연구는 FRP 판으로 보강한 고강도 순환골재 철근 콘크리트 보의 휨 강도의 특성에 관한 연구로서 향후 천연골재 고갈에 따른 순환골재 구조물 축조 시 발생될 수 있는 순환골재 콘크리트의 내구성능 저하문제와 보수․보강 후 순환골재 철근콘크리트 보의 휨 강도 증가율을 파악과 철근콘크리트 보 표면에 균열 발생 증가율을 파악하기 위해 실험을 실시하였다. 실험의 사용된 철근콘크리트 보는 실제 건축물에 사용되는 보의 축소 모형으로 하였으며, 압축철근은 SD400 D10 철근을 사용하였고, 인장철근은 SD400 D10, D13 철근을 사용하여 철근 직경의 따른 강도 변화와 균열 증가율을 파악하였다. FRP 판은 CFRP 판(Cabon Fiber Rinforced Pastics Plate)과 AFRP 판(Aramid Fiber Rinforced Pastics Plate)을 사용하였다. 실험은 기존의 표면매입공법처럼 콘크리트 보 인장측에 FRP 판을 세워서 매입하였다. 본 실험에서 실시한 표면매입공법은 표면을 커팅 후 에폭시를 사용하여 FRP 판과 콘크리트를 부착하는 기존의 매입공법과는 다르게 콘크리트와 FRP 판의 휨 강도를 분석하기 위해 콘크리트 타설 전 거푸집에 FRP 판을 미리 매입한 후 콘크리트를 타설하여 일체화시키는 방법을 채택하였다. 실험은 FRP 판을 보강한 철근콘크리트 보의 휨 성능을 평가하기 위하여 그림 9에 나타낸 바와 같이 2,000kN 용량의 만능재료시험기(UTM)를 이용하여 가력 하였으며, 하중재하는 변위조절방식으로 4점 가력하였다. 또한 철근콘크리트 보의 변위와 철근 및 FRP 판의 변형율은 실험체 중앙에 설치한 변위계(LVDT)와 스트레인 게이지로 측정하였다. 실험체의 가력 속도는 주인장 철근의 항복시점까지 1mm/min으로 가력하였으며, 인장철근의 항복 후 3mm/min으로 가력하였다. 또한 본 실험에서는 FRP 판 보강 유무에 따라 균열의 발생 개수를 측정하였으며, 균열측정은 UTM 변위 10mm 증가 시 실험을 중지하고 균열의 발생 개수를 측정하였다. 설계강도 40MPa 실험체인 시리즈 1(=40MPa, Steel=D10), 시리즈 2(=40MPa, Steel=D13)의 경우 FRP 판을 보강하지 않은 실험체의 최대하중은 공칭모멘트 강도보다 1.2배, 1.07배로 큰 값을 나타냈으며, AFRP는 각각 1.12배, 0.93배 CFRP는 각각 0.96배, 0.88배로 FRP 판 보강 시 기준식을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 반면 설계강도 60MPa 실험체인 시리즈 3(=60MPa, Steel=D10), 시리즈 4(=60MPa, Steel=D13)의 경우 모든 실험체는 기준식을 상회하였으며, CFRP의 경우 기준값과 거의 일치하는 값을 나타내었다. 따라서 순환골재를 사용한 철근콘크리트 휨 부재 성능에는 문제가 없을 것으로 판단되지만 내구성 증가를 위해 FRP 판을 보강 시 현행 기준값을 만족하지 못하는 부분이 발생되어 이에 대한 추가적인 실험이 필요하다 사료된다. 또한 X-TRACT 단면해석 프로그램을 사용하여 실험을 통한 휨모멘트와 단면해석 휨모멘트를 비교한 결과 0.8-1.12배의 차이를 나타내고 있어, 단면해석 프로그램을 사용하여 휨모멘트를 예측할 수 있을 것으로 판단되며 FRP 판의 단면적 증가에 따른 휨모멘트는 콘크리트의 강도가 증가 할수록 FRP 판의 보강 효과가 증대되는 것으로 나타났다.
건설폐기물은 매립에 의한 처리로 환경오염을 일으키는 주범으로 인식되고 있다. 한 해 건설폐기물 발생량은 폐기물발생량에 48.8(%)에 육박하고 있어 매년 증가 될 것으로 예상되고 있다. 이에 따른 해결방안으로 건설폐기물 중 폐콘크리트를 가공한 순환골재는 최적의 대안으로 평가받고 있다. 순환골재 실용화를 만족시키기 위해선 건설현장에서 사용 가능한 다양한 순환골재 콘크리트 설계강도에 대한 휨 부재의 강도평가가 필요하며, 순환골재 사용 시 발생될 수 있는 내구성 및 강도저하에 따른 문제점에 대한 보완이 필요하다. 따라서 본 연구는 순환골재를 사용한 콘크리트의 활용증대 방안으로 철근콘크리트 구조물의 노후화와 내구성 저하 시 보수․보강으로 사용되는 FRP 판(Fiber Rinforced Pastics Plate)을 적용한 순환골재 고강도콘크리트(40MPa, 60MPa) 보를 제작하여 순환골재 철근콘크리트의 휨강도 보강에 대한 적용성을 평가하고자 한다. 본 연구는 FRP 판으로 보강한 고강도 순환골재 철근 콘크리트 보의 휨 강도의 특성에 관한 연구로서 향후 천연골재 고갈에 따른 순환골재 구조물 축조 시 발생될 수 있는 순환골재 콘크리트의 내구성능 저하문제와 보수․보강 후 순환골재 철근콘크리트 보의 휨 강도 증가율을 파악과 철근콘크리트 보 표면에 균열 발생 증가율을 파악하기 위해 실험을 실시하였다. 실험의 사용된 철근콘크리트 보는 실제 건축물에 사용되는 보의 축소 모형으로 하였으며, 압축철근은 SD400 D10 철근을 사용하였고, 인장철근은 SD400 D10, D13 철근을 사용하여 철근 직경의 따른 강도 변화와 균열 증가율을 파악하였다. FRP 판은 CFRP 판(Cabon Fiber Rinforced Pastics Plate)과 AFRP 판(Aramid Fiber Rinforced Pastics Plate)을 사용하였다. 실험은 기존의 표면매입공법처럼 콘크리트 보 인장측에 FRP 판을 세워서 매입하였다. 본 실험에서 실시한 표면매입공법은 표면을 커팅 후 에폭시를 사용하여 FRP 판과 콘크리트를 부착하는 기존의 매입공법과는 다르게 콘크리트와 FRP 판의 휨 강도를 분석하기 위해 콘크리트 타설 전 거푸집에 FRP 판을 미리 매입한 후 콘크리트를 타설하여 일체화시키는 방법을 채택하였다. 실험은 FRP 판을 보강한 철근콘크리트 보의 휨 성능을 평가하기 위하여 그림 9에 나타낸 바와 같이 2,000kN 용량의 만능재료시험기(UTM)를 이용하여 가력 하였으며, 하중재하는 변위조절방식으로 4점 가력하였다. 또한 철근콘크리트 보의 변위와 철근 및 FRP 판의 변형율은 실험체 중앙에 설치한 변위계(LVDT)와 스트레인 게이지로 측정하였다. 실험체의 가력 속도는 주인장 철근의 항복시점까지 1mm/min으로 가력하였으며, 인장철근의 항복 후 3mm/min으로 가력하였다. 또한 본 실험에서는 FRP 판 보강 유무에 따라 균열의 발생 개수를 측정하였으며, 균열측정은 UTM 변위 10mm 증가 시 실험을 중지하고 균열의 발생 개수를 측정하였다. 설계강도 40MPa 실험체인 시리즈 1(=40MPa, Steel=D10), 시리즈 2(=40MPa, Steel=D13)의 경우 FRP 판을 보강하지 않은 실험체의 최대하중은 공칭모멘트 강도보다 1.2배, 1.07배로 큰 값을 나타냈으며, AFRP는 각각 1.12배, 0.93배 CFRP는 각각 0.96배, 0.88배로 FRP 판 보강 시 기준식을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 반면 설계강도 60MPa 실험체인 시리즈 3(=60MPa, Steel=D10), 시리즈 4(=60MPa, Steel=D13)의 경우 모든 실험체는 기준식을 상회하였으며, CFRP의 경우 기준값과 거의 일치하는 값을 나타내었다. 따라서 순환골재를 사용한 철근콘크리트 휨 부재 성능에는 문제가 없을 것으로 판단되지만 내구성 증가를 위해 FRP 판을 보강 시 현행 기준값을 만족하지 못하는 부분이 발생되어 이에 대한 추가적인 실험이 필요하다 사료된다. 또한 X-TRACT 단면해석 프로그램을 사용하여 실험을 통한 휨모멘트와 단면해석 휨모멘트를 비교한 결과 0.8-1.12배의 차이를 나타내고 있어, 단면해석 프로그램을 사용하여 휨모멘트를 예측할 수 있을 것으로 판단되며 FRP 판의 단면적 증가에 따른 휨모멘트는 콘크리트의 강도가 증가 할수록 FRP 판의 보강 효과가 증대되는 것으로 나타났다.
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