선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 국내 생산된 GFRP 보강근을 겹이음하여 보강비 및 피복두께에 따른 휨 부재의 성능평가를 수행하였으며, 휨 거동특성에 반영될 수 있는 자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 이음 파괴 시점 및 이음 까지 철근의 변형량을 측정하기 위해 이음의 각 끝 지점에 스트레인 게이지를 부착하였고 압축부의 콘크리트 변형률 측정을 위해 콘크리트 스트레인 게이지를 부착하였다. 또한 Fig. 2와 같이 보의 처짐은 가력지점 중앙부 및 좌우 가력 지점에 대해 LVDT를 사용하여 측정하였으며 가력 장치는 5000kN의 UTM(Universal Test Machine)을 사용하여 2점 가력을 하였으며, 분당 1mm의 변위제어로 하였다. 콘크리트는 레미콘 공장으로부터 보통강도 콘크리트를 주문하여 실험체를 제작하였으며 휨 실험 수행시 콘크리트의 압축 강도는 29.
- 실험변수는 보강 비를 주변수로 하였으며, 하부 순 피복두께(cb), 측면의 순피복 두께(cso), 철근의 순간격(2csi)은 일정하도록 하였다. 또한 전단 파괴의 방지를 위해 200mm 간격으로 가력 지점부터 힌지까지 배근하였다. 사용된 GFRP는 국내에서 생산된 제품으로 직경은 D13으로 사용하였으며 모든 실험체에 사용된 콘크리트의 강도는 평균 31MPa였다.
- 부착강도를 보수적으로 평가하기 위하여 이음 구간내에는 스터럽을 설치하지 않았다. 실험변수는 보강 비를 주변수로 하였으며, 하부 순 피복두께(cb), 측면의 순피복 두께(cso), 철근의 순간격(2csi)은 일정하도록 하였다. 또한 전단 파괴의 방지를 위해 200mm 간격으로 가력 지점부터 힌지까지 배근하였다.
- 이에 본 연구에서는 Table 1과 같이 보강근의 종류 (Steel, GFRP) 및 균형보강비에 대한 비율 (#)과 피복두께를 주요 변수로 하였다. 실험체의 배근 상세 및 특성은 Fig.
- 사용된 GFRP는 국내에서 생산된 제품으로 직경은 D13으로 사용하였으며 모든 실험체에 사용된 콘크리트의 강도는 평균 31MPa였다. 이음 파괴 시점 및 이음 까지 철근의 변형량을 측정하기 위해 이음의 각 끝 지점에 스트레인 게이지를 부착하였고 압축부의 콘크리트 변형률 측정을 위해 콘크리트 스트레인 게이지를 부착하였다. 또한 Fig.
대상 데이터
- 모든 실험체는 단면 폭 300mm와 높이 400mm, 총 길이 4m, 전단지간-유효깊이 비(a/d)를 4로 하였으며, 실험체서 중앙부(보강근 이음부)는 균일한 모멘트를 받도록 하였다. 부착강도를 보수적으로 평가하기 위하여 이음 구간내에는 스터럽을 설치하지 않았다.
- 또한 전단 파괴의 방지를 위해 200mm 간격으로 가력 지점부터 힌지까지 배근하였다. 사용된 GFRP는 국내에서 생산된 제품으로 직경은 D13으로 사용하였으며 모든 실험체에 사용된 콘크리트의 강도는 평균 31MPa였다. 이음 파괴 시점 및 이음 까지 철근의 변형량을 측정하기 위해 이음의 각 끝 지점에 스트레인 게이지를 부착하였고 압축부의 콘크리트 변형률 측정을 위해 콘크리트 스트레인 게이지를 부착하였다.
- 콘크리트는 레미콘 공장으로부터 보통강도 콘크리트를 주문하여 실험체를 제작하였으며 휨 실험 수행시 콘크리트의 압축 강도는 29.0∼33.0MPa(평균 31MPa)이였으며, 두 가지 지름의(D10, D13) 이형철근을 보의 주근 및 전단보강근으로 사용하였다.
데이터처리
- 그러나 GFRP 보강근의 낮은 탄성 계수 및 균열양상, 부착특성을 반영하여 식(7)과 같이 수정된 식을 사용하고 있다. 그러나 이는 이음을 하지 않은 실험체를 대상으로 도출된 경험식이며 이에 대한 사용성을 평가하기 위해 Fig. 7과 같이 실험값과 이론값을 비교하였다.
이론/모형
- GFRP 보강근을 적용한 콘크리트 부재의 경우 뚜렷한 항복변위를 정의할 수 없어 철근콘크리트 부재의 연성능력을 정의하는 방법을 적용할 수 없다. 이에 Jaeger 등(1995)에 의해 정의된 변형도계수를 사용하여 GFRP 보강근이 사용된 보의 연성능력을 평가하였다.
성능/효과
- 1) GFRP 보강근을 사용한 보의 거동은 철근콘크리트 보에 비하여 낮은 강성을 보였으며, 균열이후의 거동은 선형적인 거동 특성을 보였다. 또한 겹침이음을 실시한 실험체의 거동 또한 유사한 것으로 나타났다.
- 2) GFRP 보강근을 겹침이음하여 사용할 경우 안전측의 파괴거동을 유도하기 위해, 현행 기준에서 제안하고 있는 1.4배 이상의 과보강 단면은 안전측의 파괴거동을 유도하지 않았다.
- 3) 현행 기준에서는 GFRP 보강근의 취성적 재료특성을 고려하여 보강근의 보강비에 따라 0.5(균형보강비이하)~0.7(균형보강비 이상)의 강도감소계수를 사용한다. 겸침이음을 사용한 경우 이러한 강도 감소계수를 적용한다면, 균형보강비에서는 지나치게 안전측의 값을 사용하게 되며, 균형보강비이상에서는 불안전측의 값을 사용할 수도 있어, 겸침이음시의 강도감소계수에 대한 추가적 연구가 필요하다.
- 4) 겸침이음에 따른 연성능력의 차이는 크게 나타나지 않았으며, 보강비에 따른 연성능력 차이가 크게 나타났다. 즉, 겸침이음을 실시한 경우 과보강 단면 적용시 겸침이음에 따른 연성능력 감소는 나타나지 않았다.
- 5) 1.4이상의 보강비를 갖을 경우 탄성구간내의 처짐및 강성예측은 현행기준식에서 비교적 잘 예측하고 있었다. 그러나 균열 이후의 처짐 예측은 보강비 증가에 따라 과대평가 되는 결과를 보였다.
- GFRP 보강근을 사용한 실험체에 있어 균열 발생이 후 초기강성의 급격한 감소 현상을 보였으며 파괴시까지 선형적인 거동을 나타내었다. 또한 보강근량의 증가에 따라강성 및 내력의 증가를 보이고 있었으나, 철근보강 실험체에 비해 낮은 강성을 나타내었으며, 소성구간이 발생하지 않고 급격하게 하중이 감소되는 향상을 보였다.
- 그러나 GFRP 보강근으로 겸침이 음된 6개의 실험체에 있어 균형보강비로 보강된 두 실험체(Fig, b, c)에서는 초반 탄성구간내의 처짐 및 강성예측에 있어 오차가 큰 것으로 나타났다. 그러나 1.4이상의 보강비를 갖을 경우 탄성구간내의 처짐 및 강성예측은 비교적 일치하는 것으로 나타났다. 그러나 균열 이후의 처짐 예측은 보강비 증가에 따라 과대평가 되는 결과를 보였다.
- 그러나 GFRP 보강근 및 이음을 실시한 6개 실험체의 경우 기준에서 제시하고 있는 이음길이를 초과하여 제작된 실험체 임에도 불구하고 휨강도를 과대평가하고 있는 것으로 나타났다. 특히, 보강비가 증가됨에 따라 그 차이는 커지는 것으로 나타났으며, 이는 이단배근, 묶음, 이음 등 배근방법에 대한 고려가 식에 반영되지 않은 이유로 판단된다.
- 3으로 상대적으로 우수한 연성능력을 보유하는 것으로 나타났다. 그러나 균형보강비를 적용한 실험체의 경우 철근 보강근을 적용한 실험체에 대해 평균 40%정도 감소된 연성능력을 보유하는 것으로 평가되었다. 그러나 보강비가 1.
- 그러나 균형보강비를 적용한 실험체의 경우 철근 보강근을 적용한 실험체에 대해 평균 40%정도 감소된 연성능력을 보유하는 것으로 평가되었다. 그러나 보강비가 1.4의 과보강 단면을 갖는 경우 기준 실험체와 유사한 변형능력을 확보하는 것으로 나타났으며, 1.7배의 보강비를 확보할 경우 기준실험체에 비해 9%정도 증가되는 연성능력을 확보하는 것으로 분석되었다.
- 5)의 경우 보강근 파단에 따른 미끌림 현상으로 인해 보강근의 응력이 급격히 증가되고 있는 것으로 나타났다. 또한 GFRP 보강근의 보강비가 증가 할수록 보의 휨 균열이후 응력은 선형적으로 증가하였으며 이음구간내의 미끌림 현상은 뚜렷하게 감소되는 것으로 나타났다.
- GFRP 보강근을 사용한 실험체에 있어 균열 발생이 후 초기강성의 급격한 감소 현상을 보였으며 파괴시까지 선형적인 거동을 나타내었다. 또한 보강근량의 증가에 따라강성 및 내력의 증가를 보이고 있었으나, 철근보강 실험체에 비해 낮은 강성을 나타내었으며, 소성구간이 발생하지 않고 급격하게 하중이 감소되는 향상을 보였다.
- 5 두 실험체의 경우 초기 균열 발생 후 균열발생구간이 확대되지 못하였으며 급작스러운 GFRP 보강근의 파단과 함께 콘크리트가 박리되며 최종 파괴되었다. 보강비 1.4를 갖는 4F-L45db-c2.0, c2.5두 실험체의 경우 보강비 1.0 실험체에 비해 균열이 폭넓고 빠르게 진행되었으며 GFRP 보강근의 겹침이음 부위의 미끌림에 의한 콘크리트 박리와 함께 최종 파괴되었다. 그러나, 1.
- 7(균형보강비 이상)의 강도감소계수를 사용한다. 이러한 강도 감소계수를 적용했을 경우 균형보강비 이하에서는 지나치게 안전측의 값을 사용하게 되며, 균형보강비 이상의 보강비에서는 불안전한 결과를 얻는 것으로 나타났다.
- 5는 압축 연단에서의 콘크리트의 변형률 변화를 나타내었다. 이음 실험체가 콘크리트의 최대 하중을 나타내는 범위까지 변형을 하는 것으로 나타났으며 철근의 항복시점에서 기울기가 변화하는 것으로 분석되었다. 콘크리트 압축변형률의 증가는 보강비가 증가함에 따라 증가되며, 이는 GFRP 보강근의 설계전략인 과보강 단면설계를 겹침이음을 실시한 단면에 대해 적용 가능한 것으로 판단된다.
- 철근을 보강근으로 사용한 기준 실험체의 경우 탄성구간까지의 처짐 예측은 오차가 있으나 비교적 잘 예측하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 GFRP 보강근으로 겸침이 음된 6개의 실험체에 있어 균형보강비로 보강된 두 실험체(Fig, b, c)에서는 초반 탄성구간내의 처짐 및 강성예측에 있어 오차가 큰 것으로 나타났다.
- 001일 때의 처짐의 비로 정의되며, 표 3에 나타내었다. 철근을 보강근을 사용한 실험체의 경우 변형도계수 14.3으로 상대적으로 우수한 연성능력을 보유하는 것으로 나타났다. 그러나 균형보강비를 적용한 실험체의 경우 철근 보강근을 적용한 실험체에 대해 평균 40%정도 감소된 연성능력을 보유하는 것으로 평가되었다.
- 1R-01(2001)에서 제안하고 있는 휨강도식을 비교하여 나타내었다. 철근을 보강으로 사용하였으며 겹침이음된 실험체의 경우 기준에서 제시하고 있는 식으로 휨강도를 비교적 정확하게 예측하고 있는 것으로 나타났다.
- 6은 각 실험체의 하중 증가에 따른 주근의 변형률을 나타내었다. 철근을 주근으로 사용한 실험체의 경우 주근의 이음과 관계없이 철근의 항복이후 비선형적인 변형경화구간을 나타내고 있었으며, 철근의 항복 이후 이음부 끝단에 미끌림 현상이 나타났다.
- 4에 나타내었다. 철근콘크리트 실험체는 철근의 항복이후 연성적인 거동을 보이며, 하중의 증가 없이 변위가 증가하는 거동을 보였다. 보강근 직경의 45배로 이음을 실시한 3S-45db -c2.
후속연구
- 7(균형보강비 이상)의 강도감소계수를 사용한다. 겸침이음을 사용한 경우 이러한 강도 감소계수를 적용한다면, 균형보강비에서는 지나치게 안전측의 값을 사용하게 되며, 균형보강비이상에서는 불안전측의 값을 사용할 수도 있어, 겸침이음시의 강도감소계수에 대한 추가적 연구가 필요하다.
- 콘크리트 압축변형률의 증가는 보강비가 증가함에 따라 증가되며, 이는 GFRP 보강근의 설계전략인 과보강 단면설계를 겹침이음을 실시한 단면에 대해 적용 가능한 것으로 판단된다. 다만, 그 보강비에 있어 추가적 연구가 필요할 것으로 사료된다. 다만, 철근을 보강근으로 사용하였으며 이음을 실시한 3S-45db-c2.
- 그러나 균열 이후의 처짐 예측은 보강비 증가에 따라 과대평가 되는 결과를 보였다. 이는 이음부에 집중된 응력에 의한 균열이 보다 크게 진전되어 나타나는 현상으로 판단되며, 이에 대한 추가적 연구가 필요한 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.