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논문 상세정보

CFRP Plate로 보강된 철근콘크리트 보의 정적 및 피로 거동 특성

Static and Fatigue Behavior Characteristics of Reinforced Concrete Beams Strengthened with CFRP Plate

초록

최근 건설 산업에서 CFRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강재로서 많이 사용되어 지고 있다. 본 논문에서 CFRP Plate가 보강된 철근콘크리트 보의 보강 효율과 설계 기초자료를 제공하려 한다. 정적 실험은 실험체의 파괴양상, 보강성능을 평가하였으며, 피로 실험은 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률을 분석하고, 에너지 소산과 보강성능을 평가하였다. 실험한 결과, 보강량이 증가할수록 단부 박리 파괴를 일으켰다. 그리고, 단부를 보강한 경우는 휨균열로 인한 박리파괴를 나타내는 파괴양상을 보였다. 피로 실험을 통하여 일정한 반복하중 횟수가 되면 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률 값이 일정한 값으로 수렴하였다. CFRP Plate가 보강된 보는 피로하중에 대해 사용성 확보가 가능했다.

Abstract

In the recent construction industry, Carbon Fiber Reinforced Polymers(CFRPs) have been highly considered as innovative strengthening materials for civil structures due to their superior material properties. This paper is to offer design data and strengthening efficiency of reinforced concrete beams strengthened with CFRP Plate. Static tests were carried out to evaluate failure modes and strengthening capacity. Displacements and strains of steel and CFRP plates were obtained and analyzed through a series of fatigue tests. Also, Those evaluated the energy dissipation. Results of the tests showed increase in strengthening ratios caused debonding failure at the end of beams. For the beams wrapped with CFRP sheets around the end of the plates, debonding failure mode that was induced from flexural cracks was indicated. Through the fatigue tests, it was observed that displacements, strains of steel and CFRP plates converged into certain values. It is also proved that the beams strengthened with CFRP plates are able to resist fatigue loading under serviceability.

참고문헌 (9)

  1. 고병순, 탄소섬유판으로 외부 부착 보강된 철근 콘크리트보의 거동 특성, 성균관대학교, 석사학위논문, 2004 
  2. 김진율, CFRP로 보강된 철근콘크리트 보의 정적 및 피로 거동, 성균관대학교, 석사학위논문, 2006 
  3. 김진율, 김광수, 박선규, 이영재, "CFRP가 보강된 철근콘크리트 보의 거동과 연성", 한국콘크리트학회 논문집, 제19권, 제2호, 2007, pp. 225-231 
  4. 박정용, 김성도, 조백순, 정진환, "단조 반복하중 하의 탄소섬유시트 보강 RC보의 거동에 관한 연구", 한국구조물진단학회, 제10권, 제4호, 2006, pp. 183-193 
  5. 김정섭, 조창호, 박영배, 조철희, "철근콘크리트 보의 탄소섬유시트 보강에 따른 피로거동에 관한 실험적 연구," 대한건축학회 논문집, 제 18권 제 12호, 2002, pp. 19-26 
  6. Arduini, M, and Nanni, A., "Parametric Study of Beams with Externally Bonded FRP Reinforcement", ACI Structural Journal, Vol. 94, No. 4, 1997, pp. 493-501 
  7. Heffernan, P. J. and Erki, M. A., "Fatigue Behavior of Reinforced Concrete Beams Strengthened with Carbon Fiber Reinforced Plastic Laminates", Journal of Composites for Construction, Vol. 8, No. 2, 2004, pp. 132-140 
  8. Rteil, Ahmad A. and Soudki, Khaed A., "Preliminary experimental investigation of the fatigue bond behavior of CFRP confined RC beams", Construction and Building Materials, Vol. 21, No. 4, 2007, pp. 746-755 
  9. Toutanji, H., Zhao, L. and Zhang, Y., "Flexural Behavior of reinforced concrete beams externally strengthened with CFRP sheets bonded with an inorganic matrix", Engineering Structures, Vol. 28, No. 4, 2006, pp. 557-566 

이 논문을 인용한 문헌 (1)

  1. Kim, Sung-Hu ; Kim, Kwang-Soo ; Han, Kyoung-Bong ; Song, Seul-Ki ; Park, Sun-Kyu 2008. "A Prediction of the Long-Term Deflection of RC Beams Externally Bonded with CFRP and GFRP" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, 20(6): 765~772 

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