GFRP 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것이다. 대상 실험체는 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판이다. 실험변수는 보강근 종류(철근, GFRP 보강근)와 보강비로 총 3개의 바닥판을 제작하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능, 처짐 및 균열 거동 등에 대해 비교 검토하였다.
GFRP 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것이다. 대상 실험체는 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판이다. 실험변수는 보강근 종류(철근, GFRP 보강근)와 보강비로 총 3개의 바닥판을 제작하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능, 처짐 및 균열 거동 등에 대해 비교 검토하였다.
The tensile and bond performance of GFRP rebar are different from those of conventional steel reinforcement. It requires some studies on concrete members reinforced with GFRP reinforcing bars to apply it to concrete structures. GFRP has some advantages such as high specific strength, low weight, non...
The tensile and bond performance of GFRP rebar are different from those of conventional steel reinforcement. It requires some studies on concrete members reinforced with GFRP reinforcing bars to apply it to concrete structures. GFRP has some advantages such as high specific strength, low weight, non-corrosive nature, and disadvantage of larger deflection due to the lower modulus of elasticity than that of steel. Bridge deck is a preferred structure to apply FRP rebars due to the increase of flexural capacity by arching action. This paper focuses on the behavior of concrete bridge deck reinforced with newly developed GFRP rebars. A total of three real size bridge deck specimens were made and tested. Main variables are the type of reinforcing bar and reinforcement ratio. Static test was performed with the load of DB-24 level until failure. Test results were compared and analyzed with ultimate load, deflection behavior, crack pattern and width.
The tensile and bond performance of GFRP rebar are different from those of conventional steel reinforcement. It requires some studies on concrete members reinforced with GFRP reinforcing bars to apply it to concrete structures. GFRP has some advantages such as high specific strength, low weight, non-corrosive nature, and disadvantage of larger deflection due to the lower modulus of elasticity than that of steel. Bridge deck is a preferred structure to apply FRP rebars due to the increase of flexural capacity by arching action. This paper focuses on the behavior of concrete bridge deck reinforced with newly developed GFRP rebars. A total of three real size bridge deck specimens were made and tested. Main variables are the type of reinforcing bar and reinforcement ratio. Static test was performed with the load of DB-24 level until failure. Test results were compared and analyzed with ultimate load, deflection behavior, crack pattern and width.
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문제 정의
본 논문은 국내에서 개발된 GFRP 보강근(한국건설기술연구원, 2006)의 교량 바닥판으로의 적용 가능성을 알아보기 위한 실험연구로서, 실제 크기의 철근 보강 콘크리트 바닥판과 철근을 GFRP 보강근으로 대체한 바닥판을 제작하여 정적실험을 수행함으로써 두 바닥판 사이의 거동 특성을 비교·분석하였다.
본 연구에서는 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위하여 실물 크기의 철근과 GFRP 보강근으로 보강된 바닥판 실험체 3개를 제작하여 실험을 실시하였다. 이를 통하여 얻은 주요 결과는 다음과 같다.
제안 방법
실제 크기의 교량 바닥판에 대해 실험을 수행하기 위하여 그림 1(a)와 같이 바닥판의 제원을 폭과 길이, 두께에 대해 각각 3,000 mm, 4,000 mm, 240 mm로 설정한 후 도로교 설계기준(2005)의 설계지침을 만족하도록 보강비를 산출하였다. 거더는 복부를 수직 보강재(stiffener)로 보강한 4,400 mm 길이의 H 형강(600×300 mm)을 사용하였고, 거더 사이의 거리는 2,200 mm이었다.
현재 대부분의 설계기준에는 FRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 전단강도에 대한 내용이 명시되어 있지 않으며, 많은 연구자들에 의해 이에 대한 연구가 진행 중에 있다. 각 연구자들은 실험연구를 통하여 기존 철근 보강 바닥판의 전단강도를 예측하는 식에 철근에 대한 FRP의 축강성 비를 고려하는 방법으로 FRP 보강 콘크리트 부재의 전단강도 식을 제안하고 있다. 각국의 설계기준과 연구자들이 제시한 식(부록 참조)에 대해 본 연구의 실험결과를 비교하여 그림 11에 나타내었다.
균열 폭은 서술한 바와 같이 실험 전 균열이 육안으로 관찰되는 시점까지 가력한 후 8개의 균열 게이지를 부착하여 측정하였다. 그림 6에는 하중과 최대 균열폭의 관계를 나타내었다.
기준이 되는 철근 보강 바닥판에는 거더 직각방향 하부에 50 mm의 피복두께를 두고 200 mm 간격으로 이형철근을 배근하였으며, 거더 종방향과 상부 양방향으로는 250 mm 간격으로 배근하였다. GFRP 보강 바닥판은 철근 보강 바닥판과 동일한 제원을 가진 실험체 1개와 거더 직각방향 하부의 배근간격을 100 mm하여 보강비를 증가시킨 실험체 1개를 제작하였다.
절단된 단면을 거더방향에 대하여 그림 10에 나타내었다. 단면에 나타난 균열의 각은 디지털 경사계를 이용하여 측정하였으며 바닥판의 수평각을 고려하여 보정하였다. 단면에 나타난 균열각은 일직선 형태가 아니고 절단면 좌우가 정대칭 되지 않기 때문에 측정된 값들의 평균값을 취하였다.
또한 바닥판 하면에는 LVDT를 설치하여 바닥판의 처짐을 측정하였고 균열폭은 사전에 균열을 발생시킨 위치에 부착한 Ω형의 게이지를 이용하여 측정하였다.
보강근의 변형률을 측정하기 위해 전기저항식 변형률 게이지를 콘크리트 타설 전에 보강근 표면에 부착하였으며, 실험체 거치 후 콘크리트 표면에 부착하여 콘크리트의 변형률을 측정하였다. 또한 바닥판 하면에는 LVDT를 설치하여 바닥판의 처짐을 측정하였고 균열폭은 사전에 균열을 발생시킨 위치에 부착한 Ω형의 게이지를 이용하여 측정하였다.
실험 진행은 실험체를 지지대에 거치한 후 실험체가 제자리를 잡을 수 있도록 하기 위해 20 kN의 하중을 가한 후 제거하였고, 이후 균열이 육안으로 관찰되는 시점까지 다시 재하하여 균열이 발생된 위치에 Ω형의 균열게이지를 부착하였다.
실험체별로 펀칭에 의해 파괴된 각을 측정하기 위하여 실험이 완료된 시편을 +자형으로 절단하여 단면을 관찰하였다. 절단된 단면을 거더방향에 대하여 그림 10에 나타내었다.
실험체의 크기는 3,000×4,000×240 mm(폭×길이×두께)로 설정하였으며, DB-24 하중에 대해 도로교설계기준(2005)을 만족하도록 철근 보강비를 결정하였다.
)로 실험체가 파괴될 때까지 단조 하중을 가하였다. 재하 중 일정 하중에 대해 가력을 중지하고 바닥판 하면의 균열 진전 상황을 기록하였다.
재하면적은 도로교설계기준에 명시되어 있는 DB-24 하중등급(96 kN)의 축하중이 닿는 면적을 직사각형(231 mm×577 mm)으로 환산하였고, 이 크기의 강재 가력판을 제작하여 재하하였다.
실험체는 철근 보강 바닥판과 철근을 GFRP 보강근으로 대체한 바닥판, 보강비를 증가시킨 GFRP 보강 바닥판을 제작하였다. 정적실험은 DB-24 하중등급 차량바퀴의 접지면적을 사각형으로 환산하여 집중하중으로 파괴시까지 가력하는 방법으로 수행하였으며 실험결과를 하중-처짐, 균열거동, 파괴모드, 최대하중 등에 대하여 상호 비교하였다.
제작된 실험체에 대하여 3,000 kN 용량의 액츄에이터를 이용하여 그림 4에서 보듯이 바닥판 중앙에 집중하중을 재하하여 정적실험을 수행하였다. 재하면적은 도로교설계기준에 명시되어 있는 DB-24 하중등급(96 kN)의 축하중이 닿는 면적을 직사각형(231 mm×577 mm)으로 환산하였고, 이 크기의 강재 가력판을 제작하여 재하하였다.
대상 데이터
기준이 되는 철근 보강 바닥판에는 거더 직각방향 하부에 50 mm의 피복두께를 두고 200 mm 간격으로 이형철근을 배근하였으며, 거더 종방향과 상부 양방향으로는 250 mm 간격으로 배근하였다. GFRP 보강 바닥판은 철근 보강 바닥판과 동일한 제원을 가진 실험체 1개와 거더 직각방향 하부의 배근간격을 100 mm하여 보강비를 증가시킨 실험체 1개를 제작하였다. 실험체에 대한 배근간격과 보강비를 정리하여 표 1에 나타내었다.
거더는 복부를 수직 보강재(stiffener)로 보강한 4,400 mm 길이의 H 형강(600×300 mm)을 사용하였고, 거더 사이의 거리는 2,200 mm이었다.
사용된 GFRP 보강근은 국내에서 개발된 것으로, 보강용 유리섬유(E-glass)와 비닐에스터(vinyl-ester) 수지로 구성되어 있다. 이 보강근은 인발성형(pultrusion) 공법으로 제작되었으며, 그림 3에서 보듯이 콘크리트와 보강근 사이의 부착성능을 향상시키기 위해 섬유로 구성된 스트랜드를 보강용 유리 섬유 다발 외주면을 따라 나선형태(spiral shape)로 감은 돌기를 가지고 있다(유영준 등, 2007).
실험체의 크기는 3,000×4,000×240 mm(폭×길이×두께)로 설정하였으며, DB-24 하중에 대해 도로교설계기준(2005)을 만족하도록 철근 보강비를 결정하였다. 실험체는 철근 보강 바닥판과 철근을 GFRP 보강근으로 대체한 바닥판, 보강비를 증가시킨 GFRP 보강 바닥판을 제작하였다. 정적실험은 DB-24 하중등급 차량바퀴의 접지면적을 사각형으로 환산하여 집중하중으로 파괴시까지 가력하는 방법으로 수행하였으며 실험결과를 하중-처짐, 균열거동, 파괴모드, 최대하중 등에 대하여 상호 비교하였다.
재하면적은 도로교설계기준에 명시되어 있는 DB-24 하중등급(96 kN)의 축하중이 닿는 면적을 직사각형(231 mm×577 mm)으로 환산하였고, 이 크기의 강재 가력판을 제작하여 재하하였다. 응력집중이 발생하지 않도록하기 위하여 20 mm 두께의 고무판을 가력판과 바닥판 사이에 설치하였으며 단순지지 형태로 실험을 수행하였다.
콘크리트는 레미콘(ready mixed concrete) 제품을 사용하였으며 동일 배치에서 생산된 콘크리트에 대해 100×200 mm 원주형 공시체를 5개 제작하여 바닥판 실험과 동일한 날에 KS F 2405에 따라 압축강도시험을 실시하였다.
데이터처리
단면에 나타난 균열의 각은 디지털 경사계를 이용하여 측정하였으며 바닥판의 수평각을 고려하여 보정하였다. 단면에 나타난 균열각은 일직선 형태가 아니고 절단면 좌우가 정대칭 되지 않기 때문에 측정된 값들의 평균값을 취하였다. 평균적으로 철근 보강 바닥판의 경우에는 거더 방향으로 약 17.
성능/효과
2. 교량 바닥판의 보강근으로 GFRP 보강근을 사용하는 경우에도 최종 파괴는 철근 보강 바닥판의 경우와 마찬가지로 펀칭에 의해 파괴되었다. 그러나 균열 형상은 철근 보강 바닥판의 경우 다수의 균열이 발생하여 진전된 것에 비해 동일 보강비가 사용된 GFRP 보강 바닥판에는 상대적으로 균열 폭은 크지만 균열 수는 적게 발생하였다.
3. 거더 직각방향 하면 보강비가 0.546%인 경우 GFRP 보강 바닥판의 최대성능은 철근 보강 바닥판에 비해 약 89%이었으며, 보강비가 두 배로 증가된 경우에는 103%의 성능을 나타내었다. 철근 보강 바닥판과 동일한 보강비를 사용할 경우 GFRP 보강 바닥판의 처짐은 동일 하중에 대해 더 크게 발생하였으나 보강비를 증가시킬 경우 최대 균열폭을 감소시킬 수 있다.
4. 바닥판에 GFRP 보강근을 사용하는 경우에도 동일 보강비의 철근 보강 바닥판에 대한 사용성 한계(처짐, 균열폭)를 만족하는 것으로 관찰되었다.
5. 보강근의 종류가 바닥판의 성능에는 큰 영향을 미치지는 않지만 하중-처짐 관계와 하중-최대 균열폭 관계로부터 교량 바닥판에 GFRP 보강근을 사용할 경우에 보강비는 처짐과 균열제어를 위한 중요한 설계인자인 것으로 판단된다.
6. 본 실험결과에 대해서는 철근 보강 바닥판에 대한 펀칭전단강도 식은 GFRP 보강 바닥판의 펀칭전단강도를 유사하게 예측하였다. 이로부터 보강근의 종류는 부분적인 구속이 도입된 바닥판의 펀칭전단성능에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
7. 상기 결과로부터 적절한 성능을 가진 GFRP 보강근은 콘크리트 바닥판에서 철근을 대체할 수 있을 것으로 판단된다. 실험으로부터 GFRP 보강 바닥판의 보강비를 증가시킴으로 철근콘크리트 부재의 설계기준을 만족시킬 수 있음을 확인하였다.
펀칭파괴시 하중은 표 3에 나타낸 바와 같이 철근과 GFRP 보강 바닥판에 대해 각각 845 kN, 755 kN(GFRP_S200), 870 kN (GFRP_S100)로 동일한 보강비를 사용한 경우 GFRP 보강 바닥판은 철근 보강 바닥판에 비해 약 89%의 성능을 나타내었으며, 보강비가 두 배인 경우에는 103%의 최대성능을 나타내었다. GFRP 보강근의 탄성계수가 철근보다 작아 GFRP 보강 부재에 더 큰 처짐이 발생함에도 불구하고 GFRP_S200의 최대성능이 Steel_S200 실험체의 89% 수준인 실험결과로부터 바닥판의 최대성능은 보강근의 종류에 민감하게 반응하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 교량 바닥판에는 아칭효과와 거더 사이의 가로보 등에 의해 부분적인 구속효과가 복합적으로 작용하기 때문에 GFRP 보강근을 사용하여 교량 바닥판을 시공할 경우, 어느 정도 보강비를 증가시킬 필요가 있겠지만 그 양은 많지 않을 것으로 사료된다.
8°가 관찰되었다. GFRP_S200 시편의 경우에는 철근 보강 바닥판에 비해 좀 더 완만한 각도로 펀칭파괴가 발생한 것이 관찰되었으나 GFRP_S100에서는 거더 방향으로는 더 큰 각이 관찰되었고, 거더 직각방향으로는 작은 각이 관찰되어 뚜렷한 경향을 파악할 수 없었다. 이에 대해서는 향후 더 많은 실험연구가 필요할 것으로 사료된다.
그림 6에는 하중과 최대 균열폭의 관계를 나타내었다. GFRP_S200 실험체의 처짐이 동일하중에 대해 철근 보강 바닥판(Steel_S200)보다 상대적으로 더 큰 처짐을 보인 것과 유사하게 최대 균열폭도 동일하중에 대해 철근 보강 바닥판에 비해 더 크게 관찰되었다. 이러한 현상은 그림 7의 균열 형상에서 보듯이 GFRP_S200 실험체에서는 균열이 충분히 확산되지 못하고 상대적으로 적은 수의 균열이 발생되어 이 균열의 폭이 하중 증가에 따라 지속적으로 커졌기 때문인 것으로 판단된다.
그림 9에는 하중에 따른 거더 직각방향 중앙 하부 위치의 보강근 변형률을 비교하여 나타내었다. 균열로 인해 바닥판의 강성이 저하된 후 탄성재료인 GFRP 보강근은 펀칭파괴 시까지 선형거동을 나타내었으며, 철근은 선형거동 후 약 684 kN에서 항복하였다.
실험된 실험체에 대해 하중과 하면 중앙에서 계측된 변위 관계를 그림 5에 나타내었다. 모든 실험체의 하중-변위 곡선은 균열하중까지 선형 거동을 보인 후 비선형 거동을 보이며 파괴까지 도달하는 형태를 나타내었다. GFRP_S200 실험체의 처짐은 철근 보강 바닥판(Steel_S200)의 처짐보다 더 크게 발생하였으며, 하중이 증가함에 따라 그 차이 역시 증가하였다.
본 연구의 실험 대상인 GFRP 보강 바닥판의 균형보강비는 0.242%로 실험체는 모두 휨거동에 있어서 압축파괴 상태를 만족하고 있다.
이러한 실험결과의 차이는 사용된 보강근의 물성과 바닥판의 제원, 구속방법 등에서 다소 차이가 있지만 기준이 되는 철근 보강 바닥판에 대한 GFRP 보강 바닥판의 보강비가 다르기 때문인 것으로 판단된다. 상기 연구자의 실험에서 사용된 GFRP 보강 바닥판의 보강비에 탄성계수를 곱한 휨강성은 철근 보강 바닥판의 74%~127% 수준으로, 24% 수준인 본 연구의 GFRP_S200에 비해 큰 값을 가지고 있다. 휨강성이 철근 보강 바닥판의 48% 수준인 GFRP_S100 실험체의 경우에는 Steel_S200 실험체와 유사한 거동을 나타내었다.
상기 결과로부터 적절한 성능을 가진 GFRP 보강근은 콘크리트 바닥판에서 철근을 대체할 수 있을 것으로 판단된다. 실험으로부터 GFRP 보강 바닥판의 보강비를 증가시킴으로 철근콘크리트 부재의 설계기준을 만족시킬 수 있음을 확인하였다. 그러나 사용성 측면에서 철근의 부식문제가 핵심 요소인 설계기준을 비부식 재료인 GFRP에 동일하게 적용하는 것은 부적절할 것으로 사료된다.
그림에서 보듯이 대부분의 전단강도 예측식은 실험값보다 높은 결과를 나타내고 있다. 주목할 만한 점은 그림 11에서 실험대상이었던 GFRP 보강 바닥판에 대해 기존의 철근 보강 콘크리트 부재에 대한 전단강도 식을 이용하여 예측한 값이 실험결과와 유사한 값을 나타내었다는 것이다. 이에 대해서는 더 많은 연구가 필요하겠으나 서술한 바와 같이 본 실험에서는 보강근의 종류가 바닥판의 펀칭전단성능에 크게 기여하지 않았기 때문으로 판단된다.
철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판 모두 휨균열이 발생한 후 최종적으로 펀칭에 의해 파괴되었다. 펀칭파괴시 하중은 표 3에 나타낸 바와 같이 철근과 GFRP 보강 바닥판에 대해 각각 845 kN, 755 kN(GFRP_S200), 870 kN (GFRP_S100)로 동일한 보강비를 사용한 경우 GFRP 보강 바닥판은 철근 보강 바닥판에 비해 약 89%의 성능을 나타내었으며, 보강비가 두 배인 경우에는 103%의 최대성능을 나타내었다. GFRP 보강근의 탄성계수가 철근보다 작아 GFRP 보강 부재에 더 큰 처짐이 발생함에도 불구하고 GFRP_S200의 최대성능이 Steel_S200 실험체의 89% 수준인 실험결과로부터 바닥판의 최대성능은 보강근의 종류에 민감하게 반응하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
평균적으로 철근 보강 바닥판의 경우에는 거더 방향으로 약 17.7°, 거더 직각방향으로 약 31.0°의 균열각이 관찰되었으며, GFRP_S200과 GFRP_S100 시편의 경우에는 거더 방향으로 약 13.9°, 19.6°, 거더 직각방향으로 약 28.6°, 21.8°가 관찰되었다.
표 3에 나타낸 바와 같이 GFRP 보강 바닥판이 펀칭에 의해 파괴될 때 GFRP 보강근의 변형률은 5,278×10−6(GFRP_S200), 2,219×10−6(GFRP_S100) 정도로 극한변형률의 약 37%, 15%만이 발현되었다.
표 3에서 보듯이 사용하중 상태에서 GFRP 보강근에는 상당히 작은 양의 변형률(GFRP_S200, GFRP_S100 시편에 대해 각각 176×10−6, 42×10−6)이 발생하여 이 조건을 만족하므로 실험된 GFRP 보강 바닥판은 장기성능을 만족할 것으로 예측된다.
후속연구
GFRP 보강근의 물성, 바닥판의 제원과 구속방법 등에서 El-Gamal 등(2004, 2005a)의 연구와 본 실험결과가 일치하는 경향을 나타내지는 않았지만, 이러한 차이점들로부터 GFRP 보강근의 탄성계수가 비록 철근의 1/4 정도이기 때문에 현재로서는 휨부재에 적용하기가 쉽지 않으나 이를 교량 바닥판에 적용하는 경우에는 보강근의 물성과 구속조건 등에 따라 충분히 만족할 만한 성능을 보일 수 있는 가능성이 있을 것으로 판단된다. GFRP 보강 바닥판의 거동특성을 파악하기 위해서는 구속 방법, 지간 거리, 보강비 등에 대해더 많은 실험연구가 필요할 것으로 사료된다.
56 kgf/m)의 약 1/4이다. 따라서 GFRP 보강근의 경량성은 작업자의 고령화와 인건비 상승 등 국내 건설산업의 현실을 보완할 수 있는 대안이 될 수 있을 것으로 사료되며, 시공기간 단축에 일조할 수 있을 것으로 판단된다.
그러나 사용성 측면에서 철근의 부식문제가 핵심 요소인 설계기준을 비부식 재료인 GFRP에 동일하게 적용하는 것은 부적절할 것으로 사료된다. 따라서 이에 대한 새로운 설계기준이 요구되며, 설계기준 마련을 위하여 다양한 측면에서의 실험연구와 철근콘크리트 부재와의 거동 비교에 관한 추가적인 연구가 필요하다.
GFRP_S200 시편의 경우에는 철근 보강 바닥판에 비해 좀 더 완만한 각도로 펀칭파괴가 발생한 것이 관찰되었으나 GFRP_S100에서는 거더 방향으로는 더 큰 각이 관찰되었고, 거더 직각방향으로는 작은 각이 관찰되어 뚜렷한 경향을 파악할 수 없었다. 이에 대해서는 향후 더 많은 실험연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
철근 대체재용 섬유복합재료 보강근 제작에는 주로 무엇이 사용되는가?
철근 대체재용 FRP 보강근 제작에는 경제적인 이유로 탄소나 아라미드 섬유보다는 유리 섬유가 주로 사용된다(Benmokrane 등, 2006). 유리섬유를 사용하여 제작된 GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer, 이하 GFRP) 보강근은 서술한 바와 같은 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근의 1/4~1/5 정도로 작기 때문에 휨부재의 보강근으로 사용될 경우 동일 보강비의 철근 보강 부재에 비해 상대적으로 큰 처짐이 발생하게 된다(한국건설기술연구원, 2005).
GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 하는 이유는?
GFRP 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다.
혹독한 환경에 노출되어 있는 콘크리트 교량의 열화의 원인은 무엇인가?
혹독한 환경에 노출되어 있는 콘크리트 교량의 열화는 주로 철근의 부식 때문이므로 이러한 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 방법 중 하나는 비부식성 재료를 사용하여 철근을 대체할 수 있는 보강근을 개발하는 것이다. 섬유복합재료(Fiber Reinforced Polymer, 이하 FRP)는 비강도가 높고 무게가 가벼우면서 특히 비부식성 재료이기 때문에 이를 이용하여 철근을 대체할 수 있는 보강근이나 긴장재를 개발하려는 연구가 많은 나라에서 이루어지고 있으며(Okazaki, 1993; Noritake 등, 1993; Faza 등, 1997; Djamaluddin 등, 2004), 몇몇 제품은 상용화되어 실제 현장에 사용되고 있다(El-Salakawy 등, 2003a, b; Benmokrane 등, 2004).
참고문헌 (20)
건설교통부(2005) 도로교설계기준, 한국도로교통협회
한국건설기술연구원(2005) FRP 복합재료 보강재 개발 및 이를 활용한 콘크리트 구조물 건설기술 개발, 3차년 보고서
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