본 연구에서는 새로이 제안된 콘크리트의 강판 보강기법 및 GFRP 튜브의 구속효과를 분석하고 평가하였다. 새로이 제안된 강판 보강기법은 기존의 강판 보강기법과 설치 및 거동에서 차이가 있으므로 이 기법의 구속효과를 평가할 필요성이 있으며, GFRP 보강기법과 상호비교를 통해서 장단점을 분석하였다. 강판 보강기법에 의한 콘크리트의 구속효과는 기존의 연구자들이 제안한 식과 일치하는 결과를 보여주었다. 그러나 GFRP 보강기법은 보강두께 및 콘크리트의 압축강도에 따라 구속효과가 없는 경우가 나타났기 때문에 기존의 구속효과 추정식을 그대로 사용할 수 없었다. 따라서 본 연구에서 새로이 추정하는 기법을 제시하였으며, 이를 통해서 구속효과가 발생하는 최소 보강두께를 결정하는 기법을 제시하였다. 마지막으로, 두 기법으로 보강된 콘크리트의 파단변형률 비교하여 연성거동 능력을 평가하였다.
본 연구에서는 새로이 제안된 콘크리트의 강판 보강기법 및 GFRP 튜브의 구속효과를 분석하고 평가하였다. 새로이 제안된 강판 보강기법은 기존의 강판 보강기법과 설치 및 거동에서 차이가 있으므로 이 기법의 구속효과를 평가할 필요성이 있으며, GFRP 보강기법과 상호비교를 통해서 장단점을 분석하였다. 강판 보강기법에 의한 콘크리트의 구속효과는 기존의 연구자들이 제안한 식과 일치하는 결과를 보여주었다. 그러나 GFRP 보강기법은 보강두께 및 콘크리트의 압축강도에 따라 구속효과가 없는 경우가 나타났기 때문에 기존의 구속효과 추정식을 그대로 사용할 수 없었다. 따라서 본 연구에서 새로이 추정하는 기법을 제시하였으며, 이를 통해서 구속효과가 발생하는 최소 보강두께를 결정하는 기법을 제시하였다. 마지막으로, 두 기법으로 보강된 콘크리트의 파단변형률 비교하여 연성거동 능력을 평가하였다.
In this study, the confining effect of the proposed steel jackets and GFRP tubes for concrete was investigated. The new steel jacket differs from the existing steel jacket in terms of installation technique and behavior. Thus, it is necessary to assess its confining effect on concrete. Moreover, the...
In this study, the confining effect of the proposed steel jackets and GFRP tubes for concrete was investigated. The new steel jacket differs from the existing steel jacket in terms of installation technique and behavior. Thus, it is necessary to assess its confining effect on concrete. Moreover, the method was compared to GFRP tubes to investigate its strong and weak points. The confining effect of the proposed steel jacket was shown to correspond with that presented in the previous researches. The GFRP jacketing method, however, does not show any confining effect in some cases, according to the tube thickness and concrete peak strength as such, the previous assessment equation cannot be used in such cases. Thus, in this study, a new method of assessing the peak strength of confined concrete was suggested, and the minimum thickness was determined to show the confining effect. Lastly, the ultimate strains of concrete that had been confined through the two methods were compared to assess their ductile behavior.
In this study, the confining effect of the proposed steel jackets and GFRP tubes for concrete was investigated. The new steel jacket differs from the existing steel jacket in terms of installation technique and behavior. Thus, it is necessary to assess its confining effect on concrete. Moreover, the method was compared to GFRP tubes to investigate its strong and weak points. The confining effect of the proposed steel jacket was shown to correspond with that presented in the previous researches. The GFRP jacketing method, however, does not show any confining effect in some cases, according to the tube thickness and concrete peak strength as such, the previous assessment equation cannot be used in such cases. Thus, in this study, a new method of assessing the peak strength of confined concrete was suggested, and the minimum thickness was determined to show the confining effect. Lastly, the ultimate strains of concrete that had been confined through the two methods were compared to assess their ductile behavior.
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문제 정의
구제척인 제작과정은 위에서 언급한 논문에 나타나 있으며. 본 논문에서는 생략하도록하겠다. 강판보강 및 실험은 2차에 걸쳐서 이루어 졌으며.
본 연구에서 보강성능을 분석을 위해서 사용한 항목은 최대압축강도(peak strength)와 극한변헝률(ultimate strain)이다. 본 연구에서 사용하는 최대압축강도 (peak strength)는 기존에 사용한 극한강도 (ultimate strength)와 동일하나, 극한강도는 극한변형률 즉 파단 시에 발생하는 강도와 혼란이 있으므로 다른 표현을 사용하고자 한다.
콘크리트의 거동 및 보강성능의 차이를 발생시킨다. 본 연구에서는 최은수 등(200&에 의해서 제안된 새로운 강판보강기법과 GFRP 튜브에 의한 콘크리트의 보강성능을 분석하고 비교하고자 한다. 이러한 보강성능의 비교 .
본 연구에서는 횡방향 구속압력에 의해 강판으로 구속된 콘크리트와 GFRP 튜브로 구속된 콘크리트의 구속효과를 분석및 평가를 수행하였다. 분리영 강판의 경우.
따라서. 본 연구에서도식 (1)을 이용하어 최대압축강도의 구속효과를 분석하고자한다.
가설 설정
/, //..; 가 1.0보다 작을 때는 안정적이지만. 1.
제안 방법
본 논문에서는 생략하도록하겠다. 강판보강 및 실험은 2차에 걸쳐서 이루어 졌으며. 1 차 실험에서는 분리된 강판 (2개 강판 사용을 사용하였고.
본 연구에서 사용한 결과 중. 구속비가 1.0 상회하는 경우가 유일하기 때문에, 그 특성을 고려하지 않고 분석을 수행하였다.
설명되어 있으며. 기제작된 GFRP 튜브에 콘크리트를 타설하는 기법으로 보강실험이 수행되었다. GFRP 튜브를 이용한 보강기법은 GFRP 듀브와 콘크리트가 집착에 의해서 합성 거동을 한다는 점에서 새로이 제안된 강판 보강기법과 차이점이 존재한다.
그러나 본 연구에서는 측정된 변형률을 보정하지 않고 사용하였다. 두 실험 모두 보강재인 강판과 GFRP 튜브에 직접적으로 압축력이 작용하지 않도록 하였다. 강판보강의 경우 강판을 콘크리트 시편보다 상하에서 5 mm 작게하였으며, GFRP 보강 시험체의 경우 가력판의 지름을 정확히 150 mm로 하여 듀브에는 압축력이 전달되지 않도록 하였다.
실험은 일축압축실험으로 응력-변형률 곡선을 얻어 최대 압축강도 및 극한변형률을 추정하였다. 강판보강 시험체의 실험에서 변형률은 그림 2(a)에서 나타낸 것과 같이 축방향에 대한 변형을 변위변환계로 측정하여 최초의 길이로 나누어 구한값을 사용하였다.
그러나 강 또는 FRP 자켓으로구속하게 되면 증가된 연성거동을 보이게 된다. 연성 거동의 능력을 평가하는 기준으로 본 연구에서 파단변형률을 비교하였다.
대상 데이터
강판보강 및 실험은 2차에 걸쳐서 이루어 졌으며. 1 차 실험에서는 분리된 강판 (2개 강판 사용을 사용하였고. 2 차 실험에서는 분리되지 않은 일체형 강판 (1개 강판 사용)을사용하였다.
또한. 1차 및 2차 실험에서 사용한 강판의 항복강도는 각각 480 MPa과 217 MPa로 측정되었다. 1차 실험에서는 아연도금의 SM570 강을 사용하였고.
1차 및 2차 실험에서 사용한 강판의 항복강도는 각각 480 MPa과 217 MPa로 측정되었다. 1차 실험에서는 아연도금의 SM570 강을 사용하였고. 2차 실험에서는 부식방지를 위해서 스테인리스강을 사용하였다.
특히, 2차 실험에서는 용접부를 스틸밴드로 보강하였다. 1차 실험에서의 변수는 콘크리트의 강도, 강판의 두께 강판과 콘크리트 사이의 접착제 유무를 사용하였다. 설계압축강도는 21.
1 차 실험에서는 분리된 강판 (2개 강판 사용을 사용하였고. 2 차 실험에서는 분리되지 않은 일체형 강판 (1개 강판 사용)을사용하였다. 특히, 2차 실험에서는 용접부를 스틸밴드로 보강하였다.
설계압축강도는 21. 27 및 35 MPa을 사용하였으며. 강판의 두께는 1.
각각 35. 39 및 48 MPa로 측정되었고, 2차 실험에서 무보강 콘크리트의 압축강도는 27 MPa로 측정되었다. 또한.
GFRP 보강 시편은 내경이 150 mm이고 일정한 두께를 가진 길이 300 mm 튜브를 제작하여, 그 안에 콘크리트 타설하여 제작하였다. 사용한 GFRP는 A-type과 B-type이 있으며.
제작기법에 따른 분류이다. GFRP의 두께는 2.0 .4.0 및 6.0 mm를 사용하였으며, 콘크리트의 압축강도는 32 및 43 MPa를 사용하였다.
侦는 강재인 경우 항복강도(九)이고. GFRP인경우 인장강도(/, .”)이다. t는 강판 및 GFRP의 두께이며.
27 및 35 MPa을 사용하였으며. 강판의 두께는 1.0 및 1.5 mm를 사용하였다. 접착제는 폴리우레탄 필름으로 두께가 0.
압축실험을 위한 콘크리트의 공시편은 150 mm X 300 mm(4>xL) 크기를 사용하였으며. 구제척인 제작과정은 위에서 언급한 논문에 나타나 있으며.
최대압축강도의 추정을 위한 회귀분석에서도 상대적으로 불량한 결과를 나타냈다. 일체형 강판은용접부의 조기파단을 방지하기 위하여 보강 스틸밴드를 사용하였다. 일체형에서는 강판에 중분한 소성변형이 발생하였고최대압축강도 및 파단변형률의 증가가 분리형에 비해서 상대적으로 우수했다.
0 mm로 하였고, 집착제는 사용히지 않았으며. 콘크리트의 압축강도도 하나만을 사용하였다. 2차 실험에서의 변수는 강판을 일체형으로 하는 것과 겹칩으로 보강하는 것이었다.
데이터처리
따라서 본 연구에서 구속효과가 없거나 미미한 경우를 제외하고. y-절편이 1.0인 구속조건 없이 선형회귀분석을 수행하였다.
보강에 의한 구속효과를 평가하기 위해서 표 1-3의 강도 비 및 표 4의 구속비를 활용하여 선형회귀분석을 실시하였다. 식 (1)에서 y축을 강도비 및 X축을 구속비로 표현하는 경우 y절편은 1.
이론/모형
분석은 새로이 제안된 강판 및 GFRP 튜브 보강기법의 사용에 있어서 매우 유용한 정보를 제공할 것이다. 본 연구에서 보강성능을 분석을 위해서 사용한 항목은 최대압축강도(peak strength)와 극한변헝률(ultimate strain)이다. 본 연구에서 사용하는 최대압축강도 (peak strength)는 기존에 사용한 극한강도 (ultimate strength)와 동일하나, 극한강도는 극한변형률 즉 파단 시에 발생하는 강도와 혼란이 있으므로 다른 표현을 사용하고자 한다.
성능/효과
83으로 상대적으로 적게 나타났다. 또한' 그림 3(b)의 접착제가 있는 경우에는, 유효구속계수가 1.47로 접착제가 없는 경우에 비해서 30% 적으며, 상관계수도 평균적으로 0.635로 상대적으로오차가 크다. 이러한 결과는 표 1에서 보듯이 1.
일반적으로 스테인리스강이 일반강보다 항복강도가 작다. GFRP 튜브에서 인장 시편을 추출하여 인장실험을 한 결과 A 및 B-type의 평균적인 인장강도가 275와 328 MPa이며. 탄성계수 값이 15.
탄성계수가 11% 크기 때문에 나타나는 것으로 판단된다. 결론적으로 GFRP 튜브의 구속효과는 인장강도 및 탄성계수가 크고 콘크리트의 압축강도가 작을수록 양호하게 나타난다고 판단할 수 있다.
콘크리트 압축강도가 상대적으로 크고 GFRP 튜브의 두께가 상대적으로 삭을 때 구속효과가 거의 나타나지 않는 경우가 있었다. 이러한 구속효과가 나타나지 않는 데이터는 최대압축강도 주정을 위한 회귀분석의 결과를 불량하게 하는 것을 알 수 있었으며. 이러한 데이터를 제외하고 회귀분석을 수행할 때 y-절편이 1.
이러한 구속효과가 나타나지 않는 데이터는 최대압축강도 주정을 위한 회귀분석의 결과를 불량하게 하는 것을 알 수 있었으며. 이러한 데이터를 제외하고 회귀분석을 수행할 때 y-절편이 1.0인 구속조건을 해제하고 회귀분석을 수행하는 것이적절하다는 것을 알 수 있었다. 이러한 회귀분석은 각 GFRP 튜브의 구속효과 임계점을 보여주기 때문에 최소 보강량을 추정할 수 있었으며, 추정된 임계두께와 실험결과와 일치하는것을 볼 수 있었다.
0인 구속조건을 해제하고 회귀분석을 수행하는 것이적절하다는 것을 알 수 있었다. 이러한 회귀분석은 각 GFRP 튜브의 구속효과 임계점을 보여주기 때문에 최소 보강량을 추정할 수 있었으며, 추정된 임계두께와 실험결과와 일치하는것을 볼 수 있었다.
이를 통해서 판단하면, 일체형의 강판은 콘크리트에 양호한 구속효과를 제공함을 알 수 있다. 파단변형률에서도 최대 6%에 이르는 변형률을 보여 우수한 연성거동 능력을 보여주었다.
후속연구
이러한 보강성능의 비교 . 분석은 새로이 제안된 강판 및 GFRP 튜브 보강기법의 사용에 있어서 매우 유용한 정보를 제공할 것이다. 본 연구에서 보강성능을 분석을 위해서 사용한 항목은 최대압축강도(peak strength)와 극한변헝률(ultimate strain)이다.
유효구속계수는 콘크리트의 압죽강도와 FRP의 인장강도의 함수로 판단되므로. 유효 구속계수 2.0을 적용할 수 있는 조건을 추후 연구를 통해서 제시하는 것이 바람직하다고 판단된다.
최은수, 이영근 (2009) 외부 자켓에 의해 보강된 콘크리트 압축시편의 압축변형률 측정 및 보정, 한국구조물 진단 유지관리 공학회 논문집, 제13권, pp.215-222
Bousias, S., Spathis, A.L. and Fardis, M.N. (2007) Seismic Retrofitting of Columns with Lap Spliced Smooth Bars Through FRP or Concrete Jackets, Journal of Earthquake Engineering, 11, pp.653-674
Lam, L. and Teng, J.G. (2002) Strength Models for Fiber-Reinforced Plastic-Confined Concrete, Journal of Structural Engineering, Vol. 128, No.5, pp. 612-623
Richart, F.E., Brandtzaeg, A. and Brown, R.L. (1928) A Study of the Failure of Concrete under Combined Compressive Stresses, Bullentin, No. 185, Univ. of Illinois, Engineering Experimental Station, Urbana. Ill
Richart, F.E., Brandtzaeg, A. and Brown, R.L. (1929) The failure of plain and spirally reinforced concrete in compression, Bullentin, No. 185, Univ. of Illinois, Engineering Experimental Station, Urbana, Ill
Spoelstra, M. and Monti. G. (1999) FRP-Confined Concrete Model, Journal of Composite for Construction, 3(3), pp.143-150
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