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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 이 논문은 FRP복합체로 보강된 RC 슬래브의 보강 효과를 검증하였다. 모든 슬래브의 하중-변위 곡선과 슬래브 각각의 거동, 강도 그리고 파괴 양상에 대해 자세히 보고하였다. FRP 앵커로 인한 부착 강도의 증가와 계면 파괴에 의한 강도 손실의 지연을 검증하였다.
• 본 연구에서는 중심부에 큰 관입부가 있는 일방향 RC 슬래브 실험체 3개에 대한 시험 결과를 기술했다. 첫 번째 실험은 보강되지 않은 슬래브를 기본 시험체로 진행하였고, 나머지 2개의 시험체는 FRP 플레이트로 보강하였다.
• 이 논문은 FRP복합체로 보강된 RC 슬래브의 보강 효과를 검증하였다. 모든 슬래브의 하중-변위 곡선과 슬래브 각각의 거동, 강도 그리고 파괴 양상에 대해 자세히 보고하였다.

제안 방법

• 모든 슬래브의 하중-변위 곡선과 슬래브 각각의 거동, 강도 그리고 파괴 양상에 대해 자세히 보고하였다. FRP 앵커로 인한 부착 강도의 증가와 계면 파괴에 의한 강도 손실의 지연을 검증하였다. 또한 앵커는 계면 박락 후 잔류 강도와 FRP 보강 시그템에 연성을 제공한다는 것으로 확인되었다.
• 117 mm, 폭 175 mm로 두 장의 탄소 섬유 쉬트로 구성되어있다. FRP 앵커의 성능을 최대화하기 위해 앵커는 FRP 플레이트 방향과 지그재그로 배열하였고, 앵커팬 또한 섬유 방향과 동일한 배열을 적용하였다. 다웰은 콘크리트 슬래브 안으로 40 mm 깊이로 매립하였다.
• FRP 플레이트 보강량은 관입부의 철근 손실량을 기초로 계산되었고, 단면에서 FRP 강도는 계면파괴를 고려하여 산정되었다. 슬래브 S7의 FRP 앵커는 내부 철근의 간섭을 피하기 위하여 가장 바깥쪽 FRP 플레이트 2개를 관입부쪽으로 30 mm 더 이동시켜 배치하였다(FRP 플레이트는 슬래브 S7은 가장자리에서 230 mm, 슬래브 S2는 200 mm 떨어져 위치해 있다.
• 각 슬래브에 대하여 하중 재하는 약 70 N/sec로 유지되었고, 균열검사 및 FRP의 상태를 확인하기 위하여 일정간격으로 하중재하를 중단하였다. 안전을 위하여 슬래브의 허용 예상 하중의 65% 이후에는 하중재하의 중단없이 실험을 진행하였다.
• 각 슬래브에 대하여 하중 재하는 약 70 N/sec로 유지되었고, 균열검사 및 FRP의 상태를 확인하기 위하여 일정간격으로 하중재하를 중단하였다. 안전을 위하여 슬래브의 허용 예상 하중의 65% 이후에는 하중재하의 중단없이 실험을 진행하였다.

대상 데이터

• 슬래브 S2와 S7의 FRP 보강에 대한 설계는 <그림 2>에 나타냈으며, 슬래브 S7에 배치된 FRP 앵커에 대한 상세도 <그림 2>에 나타내었다. FRP 플레이트는 두께 0.117 mm, 폭 175 mm로 두 장의 탄소 섬유 쉬트로 구성되어있다. FRP 앵커의 성능을 최대화하기 위해 앵커는 FRP 플레이트 방향과 지그재그로 배열하였고, 앵커팬 또한 섬유 방향과 동일한 배열을 적용하였다.
• 모든 슬래브는 3,400 mm × 2,500 mm × 160 mm 직사각형 단면으로 제작되었고, 순경간(지지점 사이의 거리)은 3,200 mm이다.
• 슬래브 관입부는 지지대와 평행한 방향으로 폭 900 mm, 길이 1,200 mm의 크기로 <그림 1>에 나타난 것과 같이 Strong Band에 작용하는 선하중에 의해 발생된 일정한 모멘트 구간에 위치해 있다. 시험체는 두 차례의 레미콘 타설을 통하여 제작하였으며, 공시체의 압축 강도는 각각 42 MPa(1차 타설의 슬래브 S1, S2)과 35 MPa(2차 타설의 슬래브 S7)로 나타났다. 모든 슬래브에는 12 mm 이형 철근(AS/NZS4671 2001)이 배근되었으며, 실험결과 슬래브 S1, S2에서 항복강도는 546 MPa, 파괴 연신율은 10.
• 역으로 단순지지된 일방향 RC 슬래브(슬래브 S1, S2, S7) 실험체는 에 나타내었다.
• 본 연구에서는 중심부에 큰 관입부가 있는 일방향 RC 슬래브 실험체 3개에 대한 시험 결과를 기술했다. 첫 번째 실험은 보강되지 않은 슬래브를 기본 시험체로 진행하였고, 나머지 2개의 시험체는 FRP 플레이트로 보강하였다. FRP 플레이트로 보강된 슬래브 중 1개의 시험체에는 FRP 플레이트에 FRP 앵커를 부착하였다.

이론/모형

• ). 18개의 FRP 인장강도 시험체는 ASTM(2000)에 따라 실험하였으며, FRP 시험체 기계적 성질은 전체 평균값으로 다음과 같은 결과를 나타내었다.

성능/효과

• 슬래브 S7에서 각각의 앵커에 의해 증가된 부착 강도(앵커와 근접한 균열의 거리에 의거해 얻게 되는) 증가는 대략 5% 정도로 계산되었으며, 이는 동일한 균열 거리의 Smith&Kim(2008)의 전단 시험에서 얻은 실험값과 일치하였다. 그 결과 슬래브 실험에서의 앵커 기여율과 FRP와 콘크리트 전단 시험에서의 앵커 기여율 사이의 관계가 성립되었다.
• FRP 앵커로 인한 부착 강도의 증가와 계면 파괴에 의한 강도 손실의 지연을 검증하였다. 또한 앵커는 계면 박락 후 잔류 강도와 FRP 보강 시그템에 연성을 제공한다는 것으로 확인되었다.
• 시험체는 두 차례의 레미콘 타설을 통하여 제작하였으며, 공시체의 압축 강도는 각각 42 MPa(1차 타설의 슬래브 S1, S2)과 35 MPa(2차 타설의 슬래브 S7)로 나타났다. 모든 슬래브에는 12 mm 이형 철근(AS/NZS4671 2001)이 배근되었으며, 실험결과 슬래브 S1, S2에서 항복강도는 546 MPa, 파괴 연신율은 10.5%, 슬래브 S7에서는 항복강도 606 MPa, 파괴 연신율 10.0%를 보였다. 횡방향-지지대와 평행한 방향에서 슬래브의 대략적인 극한모멘트 허용한계는 FRP의 영향을 고려하지 않은 종방향- 지지대와 수직인 방향 슬래브의 극한모멘트 허용한계의 절반정도인 것으로 나타났다.
• 최대하중과 동일한 잔류 강도 플래토(plateau)가 앵커 시스템의 최적의 결과일 것이다. 최종적으로 이러한 결과를 얻게 되면, 앵커를 사용하지 않은 FRP 보강 구조물이 가지지 못한, 그러나 안전을 위해 꼭 필요했던 연성을 앵커시스템을 통하여 확보할 수 있다.
• 0%를 보였다. 횡방향-지지대와 평행한 방향에서 슬래브의 대략적인 극한모멘트 허용한계는 FRP의 영향을 고려하지 않은 종방향- 지지대와 수직인 방향 슬래브의 극한모멘트 허용한계의 절반정도인 것으로 나타났다.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
FRP 앵커리지	FRP 앵커리지의 목적은 무엇인가?	대부분의 보강 실험에서, 파괴 시 FRP의 박락 현상 (중간균열유도 계면박리 파괴모드를 일으키는 계면박리 현상；IC Debonding)은 FRP의 변형한계에 이르기 전에 발생된다(Hollaway&Teng 2008). FRP 앵커리지는 이런 계면박리를 방지 또는 지연시키는 목적으로 고려되어졌고, 수년에 걸쳐 슬래브에 적용이 가능한 여러 종류의 FRP 앵커(또는 FRP 스파이크 앵커)가 개발되었다. FRP 앵커에 대한 연구와 다른 앵커 리지 시스템에 대한 실험결과 등은 Smith&Kim(2008)와 Kim&Smith(2009)의 논문에서 찾아 볼 수 있다.
FRP의 박락 현상	보강 실험에서 FRP의 박락 현상은 언제 일어나는가?	관입부가 존재하는 일 방향 슬래브를 FRP 플레이트로 보강한 연구는 Smith&Kim(2009) 논문에 자세히 기술된 바 있다. 대부분의 보강 실험에서, 파괴 시 FRP의 박락 현상 (중간균열유도 계면박리 파괴모드를 일으키는 계면박리 현상；IC Debonding)은 FRP의 변형한계에 이르기 전에 발생된다(Hollaway&Teng 2008). FRP 앵커리지는 이런 계면박리를 방지 또는 지연시키는 목적으로 고려되어졌고, 수년에 걸쳐 슬래브에 적용이 가능한 여러 종류의 FRP 앵커(또는 FRP 스파이크 앵커)가 개발되었다.
FRP 앵커	본 논문에서 확인 된 FRP 앵커는 계면 박락 후 무엇을 제공하는가?	FRP 앵커로 인한 부착 강도의 증가와 계면 파괴에 의한 강도 손실의 지연을 검증하였다. 또한 앵커는 계면 박락 후 잔류 강도와 FRP 보강 시그템에 연성을 제공한다는 것으로 확인되었다.

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