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온도상승에 따른 탄소섬유시트 보강 콘크리트보의 계면응력
The Interfacial Stresses in Concrete Beam Strengthened with Carbon Fiber Sheets due to Temperature Rising 원문보기

구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection, v.12 no.6 = no.52, 2008년, pp.109 - 118  

최형석 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ,  김성도 (경성대학교 건설환경공학부) ,  정진환 (부산대학교 사회환경시스템공학과)

초록
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본 논문은 탄소섬유시트로 하면을 보강한 콘크리트 보에서 온도가 상승함에 따라 서로 다른 선팽창계수를 가지는 콘크리트와 탄소섬유시트 사이에 계면전단응력이 발생함으로 부착강도 평가 시 이를 고려하여야 함을 기술하고 있다. 선형탄성거동을 가정한 계면전단응력의 이론식과 모형 보의 온도변화실험을 통하여 변형률을 측정한 결과를 비교함으로써 이론해의 적용성을 확인하였으며, 이론식으로부터 $30^{\circ}C$의 온도변화가 발생하는 경우 탄소섬유시트 부착계면에서 최대 0.91MPa의 전단응력이 발생되는 것으로 조사되었고 변화량이 $10^{\circ}C$인 경우에서도 에폭시에 의한 부착강도의 10~15%의 응력이 추가적으로 발생하는 것으로 나타났다. 그러므로 탄소섬유시트로 콘크리트 구조물을 보수, 보강하는 경우 부착강도 평가 시 온도의 영향이 고려되어야 하며, 온도변화에 따른 장기간의 거동을 평가하는 노력이 필요한 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Carbon fiber reinforced polymer(CFRP) can be bonded to the soffit of a concrete beam as a means of repairing and strengthening the beam. In such beams, materials, concrete and carbon fiber sheets, are different in coefficient of thermal expansion. Consequently, interfacial shear stresses can be incr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 비교, 확인하고자 한다. 또한, 이론식을 통하여 온도변화에 따른 계면응력의 분포와 크기를 조사하고 이후 탄소섬유시트보강공법 적용 시 온도와 관련한 내구성 설계기준을 마련하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
  • 것이다. 본 논문에서는 기존의 계면전단응력을 산정하는 방법 중 다양한 하중조건에 대하여 적용이 가능하고 보의 축 변형과 판에서의 휨 변형 및 전단 변형이 모두 고려되도록 발전시킨 이론식(Smith and Teng, 2001)을 온도의 영향을 고려할 수 있도록 수정하였으며 탄소섬유 시트 하면에서의 변형률을 계산할 수 있는 적용 방법을 제안함으로써 실험값과 비교가 가능하도록 하였다.
  • 본 논문에서는 탄소섬유시트로 보강한 콘크리트 보의 온도변화에 의한 계면전단응력의 영향을 평가하기 위하여 기존의 이론해를 온도의 영향이 고려되도록 수정, 보완하였다. 모형보를 제작하고 온도변화에 따른 탄소섬유 시트 부착면의 변형률을 스트레인게이지를 이용하여 측정하였으며 이론해와 비교하였다.
  • 본 연구에서는 탄소섬유시트를 하면에 부착한 콘크리트 보의 온도변화에 따른 두 재료사이의 계면 전단응력(interfacial shear stress)의 분포를 이론적으로 조사하고 콘크리트만으로 제작된 시험체에 탄소섬유 시트를 부착하고 온도변화를 주어 스트레인 게이지를 사용하여 변형률을 측정하는 방법으로 계면 전단 응력의 분포를 비교, 확인하고자 한다. 또한, 이론식을 통하여 온도변화에 따른 계면응력의 분포와 크기를 조사하고 이후 탄소섬유시트보강공법 적용 시 온도와 관련한 내구성 설계기준을 마련하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

가설 설정

  • 부착에폭시에서의 계면응력은 그 단면에 따라 일정하다.
  • 실내에 설치된 온도조절장치에 운반 및 설치가 가능하도록 Fig. 2와 같이 100 X 100X 1,000 mm 로 시험체를 제작하였으며 계산상의 편의를 위하여 콘크리트와 철근의 선팽창계수는 거의 동일한 것으로 가정하고 열변형에 따른 차이는 없을 것으로 판단하여 보강 철근을 삽입하지 않았다. 하면에는 80 x700 mm, 두께 2 mm 인 탄소섬유시트를 국내에서 생산되어 일반적으로 사용되고 있는 에폭시를 사용하여 하도 함침, 부착하였으며 제작된 보는 실온상태에서 3년 이상 양생하여 콘크리트 보에서 온도변화에 의해 발생할 수 있는 건조수축 등의 영향을 사전에 배제하였다.
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참고문헌 (22)

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