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문제 정의
- 1. 본 연구에서는 기존 FRP 리바의 취성적 성질을 개선할 소성변형구간을 갖는 하이브리드 FRP 리바 생산시스템을 개발하였다.
- 2) ASTM D 4475의 방법에 의한 실험 결과는 설계과정에 직접적으로 사용할 수 없으나 본 연구에서 개발한 하이브리드 FRP 리바와 기존 상용화된 FRP 리바의 전단특성을 비교하기 위하여 사용하였다. ASTM D 4475의 SBT 시험은 허용용량 5 ton의 변위를 조절할 수 있는 UTM을 사용하여 변위의 속도를 1.
- 3)따라서 현재 개발된 FRP 재료는 파괴 전에 많은 양의 소성변형이 필요한 콘크리트 보강재로서는 적당하지 않다.4)5)6)7) 따라서 본연구에서는 현재 사용되고 있는 FRP 리바의 문제점인 취성적 성질을 개선하여 콘크리트의 휨 보강에 필요한 인성을 확보하는 한편 섬유의 3방향 배열을 통한 전단에 대한 저항성을 증가시킬 수 있는 하이브리드 FRP 리바를 개발하며 그에 따른 역학적 특성을 평가해 보고자 한다.
- 이와 같은 취성적 성질은 콘크리트 구조물의 보강재료로 사용되어 급격한 파괴에 의한 안정성에 문제를 가지고 있어 적용하기 어려운 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 상용 FRP 리바의 취성적 성질을 개선하여 3% 이상의 소성변형구간을 갖게 하여 콘크리트 구조물에 안정성을 확보하고 내진설계 등 다양한 구조물에 확대 적용하기 위하여 새로운 하이브리드 FRP 리바를 개발하여 역학적 특성을 평가하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- FRP 리바가 횡방향으로 힘을 받을 때 대부분의 파괴는 내부계면의 분리에 의하여 발생한다. 본 연구에서는 이와 같은 점을 고려하여 하이브리드 FRP 리바의 제조 과정에서 1방향 배열이 아닌 3차원 배열의 제조 공법을 적용하여 하이브리드 FRP 리바를 생산하였으며 생산된 하이브리드 FRP 리바의 전단 특성을 평가하였다.
- 본 제조시스템을 자세히 설명하면 압출공정의 경우 하이브리드 FRP 리바의 코어 FRP 리바 부분을 생산하는 단계로 이 과정은 슬리브를 구성하도록 하는 공정인 브레이딩 과정시 섬유가 매우 조밀하게 제직되기 때문에 코어로 사용되는 탄소섬유의 폴리머 매트릭스의 함침이 어렵기 때문에 이를 해결하기 위하여 구성하였다. 브레이딩 과정은 하이브리드 FRP 리바의 변형률을 증가시키기 위한 슬리브를 제직하는 과정이며 마지막으로 필라멘트 와인딩 과정은 콘크리트 모체와의 부착성능을 증가시키기 위하여 FRP 리바의 표면에 굴곡을 주는 공정이다.
- 본연구에서는 이와 같은 세가지 생산시스템의 장점을 이용하여 소성변형 및 전단강도가 우수한 하이브리드 FRP 리바 생산시스템인 압출/브레이딩/필라멘트와인딩 시스템을 개발하였다. 이와 같은 생산방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.
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