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문제 정의
- 수행하였다. 실험을 통해서 사전균열, 재하속도, 앵커 핀 보강 등이 보강보의 성능에 미치는 영향을 관측하고 고찰하였다. 본 연구에서 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다.
제안 방법
- 250KN 용량의 가력기 (MTS)를 사용하여 변위 제어방식으로 4점 휨 실험을 실시하였다. 재하속도(2, 20, 50 mm/min.
- FRP-Rod를 매입하기 위하여 Fig. 2와 같이 폭 50mm, 깊이 20mm의 # -형 홈을 판 후,6 mm FRP-Rod를 시판되는 알루미늄앵커 핀으로 고정하고 가넷 혼입 모르타르로서 충전하였다.
- 보강보에 재하속도를 달리하는 반복하중 재하실험을 수행하였다. 또한 보강보에서 발생 가능한 매입깊이의 부족을 고려하여 FRP-Rod와 RC 보를 anchor pin으로 고정하였다.
- ), 균열유무 등이 실험변수로 적용되었다. 반복하중의 재하 형태는 Fig. 3(a)와 같이 재하형태 결정을 위한 단조증가 재하 실험(STS02 실험체)에서 획득한 항복변위 (6.84mm) 의 25%, 50%, 75%, 100%, 200%, 300%의 변위를 각각 3회씩 재하 하였다.
- FRP-Rod 매입으로 보강하였다. 보강보에 재하속도를 달리하는 반복하중 재하실험을 수행하였다. 또한 보강보에서 발생 가능한 매입깊이의 부족을 고려하여 FRP-Rod와 RC 보를 anchor pin으로 고정하였다.
- 본 연구에서는 사용되는 실제의 보에서 발생하는 균열과 손상을 모의하기 위해 실험보 항복변위의 75% 에 해당하는 하중의 사전가력으로 균열을 발생시킨 후 FRP-Rod 매입으로 보강하였다. 보강보에 재하속도를 달리하는 반복하중 재하실험을 수행하였다.
- 사전가력에 의해 발생된 균열로 손상이 모의된 RC보를 FRP-Rod로 매입 보강하여, 반복하중 재하실험을 수행하였다. 실험을 통해서 사전균열, 재하속도, 앵커 핀 보강 등이 보강보의 성능에 미치는 영향을 관측하고 고찰하였다.
- 실험의 신뢰성을 높이기 위하여 각각의 실험변수 당 3개씩의 실험을 실시하였다. Table 2는 실험체의 종류에 따라 분류된 실험체 명칭과 실험체의 구분 조건을 나타낸 것이다.
- 실험의 측정은 보 중앙부의 인장 및 압축 철근, 압축 측 콘크리트, FRP-Rod 에 변형률 게이지를 설치하여 Data-logger로서 변형률을 측정하고, 보의 중앙부 처짐은 LVDT를 사용하였다. 재하프레임 및 측정 장치의 배치는 Fig.
- 이와 같이 행해진 실험에서 사전균열의 성장, 확대, 전파 특성 및 재하속도에 따른 보강보의 거동, 파괴특성 등을 규명하였다. 한편 본 연구에서 제안된 앵커핀 정착공법이 보강보와 FRP-Rod간의 일체성 확보에 큰 효과가 있는지도 확인하였다.
- 4점 휨 실험을 실시하였다. 재하속도(2, 20, 50 mm/min.), 균열유무 등이 실험변수로 적용되었다. 반복하중의 재하 형태는 Fig.
- 등을 규명하였다. 한편 본 연구에서 제안된 앵커핀 정착공법이 보강보와 FRP-Rod간의 일체성 확보에 큰 효과가 있는지도 확인하였다.
대상 데이터
- 1과 같다. 또한 실험에 사용된 철근 콘크리트보의 형상은 Fig. 1과 같이 높이 0.25m, 폭 0.15m, 길이 2.4m의 직사각형보이고, SD35의 철근을 인장부에 2-D13, 압축부에 2-D10을 배근하였다.
성능/효과
- 1) FRP-Rod 보강이 항복강도의 증가효과에는 적고, 최대강도의 증가효과에는 큰 영향을 미쳤다. 또한 보강 효과는 항복 이 후의 거동에만 발현되는 것이 확인되었다.
- 2) 보강보의 모멘트-곡률 거동은 손상이 없는건 전보의 거동과 유사하였다. 따라서 FRP-Rod매입 보강은 손상된 보의 휨 성능을 손상 전으로 회복시키는 효과가 있음을 알 수 있다.
- 3) 각 시험체 모두 초기균열과 항복직후 균열에서 강성도 저하가 급격히 발생하고, 반복횟수의 증가와 더불어 저하량은 적다. 잔류 강성도는 보강보가 가장 큰 값을 유지하였다.
- 4) 시험체 모두 항복변위 이전까지는 적은량의 에너지 소산량을 보이다가 항복 이후 큰 폭의 에너지 소산 능력을 나타내는 전형적인 연성파괴 거동을 하였다. 따라서 보강보의 파괴거동은 연성적임을 확인 할 수 있다.
- 5) 보강보의 최종파괴 양상은 재하점 직하부에 존재하는 사전균열이 확대, 성장함에 따라 강성도 저하에 의한 처짐이 증가하고, 성장된 균열이 압축부의 횡균열로 연결되어 보가 파괴에 도달하는 양상을 나타내었다.
- 6) 본 실험에서 정착용 앵커를 설치함으로써, 매입 깊이의 확보를 위한 피복의 추가 없이도 FRP-Rod 의 활동에 의한 보강력의 상실과 매입 모르타르의 할렬 파단 등은 발생하지 않았다. 따라서 앵커의 설치로 FRP-Rod의 완전한 정착을 유도할 수 있음을 확인 하였다.
- 7은 시험체의 강성도 저하곡선을 나타낸 것이다. 건전보인 RTS 보는 재하 초기에 강성도의 저하가 적고, 사전균열을 가진 RTC 보는 초기의 강성이 급격히 감소하는 것을 나타낸다. 또한 보강보인 RTR 보는 초기 강성의 저하를 상당히 억제하는 것도 알 수 있다.
- 그리고 재하속도가 빠를수록 사전균열의 성장 속도는 빠른 반면에 추가되는 균열의 수는 작아지는 것을 관측하였다. 한편, 파괴시의 처짐이 충분하므로 연성 파괴로서 외부부착 보강공법에서 우려되는 취성파괴의 위험은 없는 것으로 판단된다.
- 파단 등은 발생하지 않았다. 따라서 앵커의 설치로 FRP-Rod의 완전한 정착을 유도할 수 있음을 확인 하였다.
- 또한 보강 효과는 항복 이 후의 거동에만 발현되는 것이 확인되었다.
- 이를 통해 보강전의 사전 균열이 시험체의 항복강도에 미치는 영향은 미미하고, 항복 이후의 연성구간에서의 강도에 크게 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
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