콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 FRP 와이어의 적용을 실험적으로 연구하였다. 와이어 보강겹수와 콘크리트 압축강도의 변화가 고려된 와이어 보강 공시체의 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적변형률에 의한 와이어 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 와이어 보강효과를 평가하였다. FRP 와이어 보강 공시체의 응력-변형률 선도는 두 개의 직선구간과 변환구간으로 구성된 것으로 측정되었으며, 균열이후구간에서 응력상승거동하였다. 와이어 보강 공시체의 균열강도와 최대강도는 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 평가되었다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다. FRP 와이어 보강 공시체의 내부 콘크리트 파괴형태는 i) 수직균열 또는 경사균열파괴; ii) 수평균열파괴로 구분되었다. 특히, 수평균열파괴는 와이어에 의한 구속약화로 인하여 갑자기 내부 콘크리트가 팽창하는 부분과 와이어가 아직 내부 콘크리트를 효과적으로 구속하는 부분의 전단효과로 발생하였으며, 수평균열은 공시체의 중앙부를 기준으로 여러 면으로 발생하였으며, 와이어에 의한 구속효과가 우수한 공시체에 발생하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.5%로 나타났다. 이는 일반 FRP 시트 보강 공시체 실험에서 측정된 시트 파단변형률보다 다소 높은 값으로 FRP 와이어 보강 공법의 우수성을 입증한다.
콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 FRP 와이어의 적용을 실험적으로 연구하였다. 와이어 보강겹수와 콘크리트 압축강도의 변화가 고려된 와이어 보강 공시체의 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적변형률에 의한 와이어 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 와이어 보강효과를 평가하였다. FRP 와이어 보강 공시체의 응력-변형률 선도는 두 개의 직선구간과 변환구간으로 구성된 것으로 측정되었으며, 균열이후구간에서 응력상승거동하였다. 와이어 보강 공시체의 균열강도와 최대강도는 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 평가되었다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다. FRP 와이어 보강 공시체의 내부 콘크리트 파괴형태는 i) 수직균열 또는 경사균열파괴; ii) 수평균열파괴로 구분되었다. 특히, 수평균열파괴는 와이어에 의한 구속약화로 인하여 갑자기 내부 콘크리트가 팽창하는 부분과 와이어가 아직 내부 콘크리트를 효과적으로 구속하는 부분의 전단효과로 발생하였으며, 수평균열은 공시체의 중앙부를 기준으로 여러 면으로 발생하였으며, 와이어에 의한 구속효과가 우수한 공시체에 발생하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.5%로 나타났다. 이는 일반 FRP 시트 보강 공시체 실험에서 측정된 시트 파단변형률보다 다소 높은 값으로 FRP 와이어 보강 공법의 우수성을 입증한다.
The application of FRP wire as a mean of improving strength and ductility capacity of concrete cylinders under axial compressive load through confinement is investigated experimentally in this study. An experimental investigation involves axial compressive test of three confining amounts of FRP wire...
The application of FRP wire as a mean of improving strength and ductility capacity of concrete cylinders under axial compressive load through confinement is investigated experimentally in this study. An experimental investigation involves axial compressive test of three confining amounts of FRP wire and three concrete compressive strengths. The effectiveness of FRP wire confinement on the concrete microstructure were examined by evaluating the internal concrete damage using axial, circumferential, and volumetric strains. The axial stress-strain relations of FRP wire confined concrete showed bilinear behavior with transition region. It showed strain-hardening behavior in the post-cracking region. The load carrying capacity was linearly increased with increasing of the amount of FRP wire. The ultimate strength of the 35 MPa specimen confined with 3 layer of FRP wire was increased by 286% compared to control one. When the concrete were effectively confined with FRP wire, horizontal cracks were formed by shearing. It was developed from sudden expansion of the concrete due to confinement ruptures at one side while the FRP wire was still working in hindering expansion of concrete at the other side of the crack. The FRP wire failure strains obtained from FRP wire confined concrete tests were 55~90%, average 69.5%, of the FRP wire ultimate uniaxial tensile strain. It was as high as any other FRP confined method. The magnitude of FRP wire failure strain was related to the FRP wire effectiveness.
The application of FRP wire as a mean of improving strength and ductility capacity of concrete cylinders under axial compressive load through confinement is investigated experimentally in this study. An experimental investigation involves axial compressive test of three confining amounts of FRP wire and three concrete compressive strengths. The effectiveness of FRP wire confinement on the concrete microstructure were examined by evaluating the internal concrete damage using axial, circumferential, and volumetric strains. The axial stress-strain relations of FRP wire confined concrete showed bilinear behavior with transition region. It showed strain-hardening behavior in the post-cracking region. The load carrying capacity was linearly increased with increasing of the amount of FRP wire. The ultimate strength of the 35 MPa specimen confined with 3 layer of FRP wire was increased by 286% compared to control one. When the concrete were effectively confined with FRP wire, horizontal cracks were formed by shearing. It was developed from sudden expansion of the concrete due to confinement ruptures at one side while the FRP wire was still working in hindering expansion of concrete at the other side of the crack. The FRP wire failure strains obtained from FRP wire confined concrete tests were 55~90%, average 69.5%, of the FRP wire ultimate uniaxial tensile strain. It was as high as any other FRP confined method. The magnitude of FRP wire failure strain was related to the FRP wire effectiveness.
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문제 정의
이 연구는 프리스트레스를 도입한 와이어 형태(wire type)의 FRP를 콘크리트 압축부재에 부착시켜 내부 콘크리트의 구속효과를 극대화하는 FRP 와이어 보강 압축부재의 역학적 특성을 고찰하였다. 이를 위하여 FRP 와이어 보강겹수, FRP 와이어 보강방법, FRP 와이어 접착방법, 그리고 콘크리트 압축강도가 고려된 체계적인 FRP 와이어 보강 콘크리트 압축부재의 압축실험을 실시하였다.
가설 설정
2005; Pantelides and Yan 2007; Saenz and Pantelides 2007). i) 콘크리트 모재의 균열은 FRP에 응력을 집중시켜 FRP의 조기탈락을 유발시킨다; ii) 콘크리트 모재에 부착된 FRP의 곡률효과를 유발시킨다. FRP는 콘크리트 모재와 부착된 상태로 이 연구에서 사용한 FRP 와이어는 콘크리트와 와이어 사이에 접착제를 사용하지 않아 부착이 이루어지지 않았다.
제안 방법
FRP 와이어 보강 압축부재의 압축실험에서 측정한 응력−축방향 변형률 선도, 응력－원주방향변형률 선도, 체적변형률, 체적변형률−축방향변형률 선도, 균열강도, 최대강도, 최대강도 도달 변형률, 제로체적변형률, FRP 와이어 파단변형률 등을 분석하여 콘크리트 압축부재에 대한 FRP 와이어 보강방법의 적용 타당성을 살펴보았다.
이 연구는 프리스트레스를 도입한 와이어 형태(wire type)의 FRP를 콘크리트 압축부재에 부착시켜 내부 콘크리트의 구속효과를 극대화하는 FRP 와이어 보강 압축부재의 역학적 특성을 고찰하였다. 이를 위하여 FRP 와이어 보강겹수, FRP 와이어 보강방법, FRP 와이어 접착방법, 그리고 콘크리트 압축강도가 고려된 체계적인 FRP 와이어 보강 콘크리트 압축부재의 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 압축부재의 압축실험에서 측정한 응력−축방향 변형률 선도, 응력－원주방향변형률 선도, 체적변형률, 체적변형률−축방향변형률 선도, 균열강도, 최대강도, 최대강도 도달 변형률, 제로체적변형률, FRP 와이어 파단변형률 등을 분석하여 콘크리트 압축부재에 대한 FRP 와이어 보강방법의 적용 타당성을 살펴보았다.
2에 나타내었다. 와이어를 공시체의 상 ․ 하 단부 10 mm를 제외한 전구간 280 mm에 부착하여 와이어 보강 시험체의 끝부분 효과(end effect)를 제거하였다. 와이어 감는 작업이 끝나면 와이어 양 끝 부분에 접착제를 도포하여 와이어를 공시체에 정착시켰다.
콘크리트 공시체에 대한 FRP 와이어의 보강효과를 고찰하기 위하여 세 종류의 콘크리트 압축강도(35, 45, 55 MPa) 그리고 세 종류의 와이어 보강겹수(1, 2, 3겹)을 선택하였다. 무보강 기준 공시체는 각각 3개씩, 보강 공시체는 각각 2개씩, 합계 27개 FRP 와이어 보강 공시체에 대한 압축실험을 실시하였다.
콘크리트 공시체에 대한 FRP 와이어의 보강효과를 고찰하기 위하여 세 종류의 콘크리트 압축강도(35, 45, 55 MPa) 그리고 세 종류의 와이어 보강겹수(1, 2, 3겹)을 선택하였다. 무보강 기준 공시체는 각각 3개씩, 보강 공시체는 각각 2개씩, 합계 27개 FRP 와이어 보강 공시체에 대한 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 공시체 실험일람표를 Table 1에 나타내었다.
2,000 kN 용량의 재료시험기를 사용하여 FRP 와이어 보강 콘크리트 공시체의 압축실험을 실시하였다. 상·하 2개의 가압판 사이에 지름 150 mm, 높이 300 mm인 공시체를 설치하여 압축력을 작용시켰다.
가압판과 가압판 사이에 3개의 변위계(LVDT)를 120º 간격으로 설치하여 공시체의 축방향 변위를 측정하였다.
3개의 변위계에서 측정된 변위의 평균 값을 공시체의 축방향 변위로 사용하였다. 또한, 측정길이가 200 mm인 익스텐소미터(extensometer)를 공시체의 중앙에 설치하여 축방향 변위를 측정하였다. FRP 와이어 보강 콘크리트 공시체의 원주방향변형률과 공시체의 횡방향으로 부착된 와이어의 인장변형률을 측정하기 위하여 체인 형태로 특수 제작된 원주방향 변위측정기를 사용하였다.
또한, 측정길이가 200 mm인 익스텐소미터(extensometer)를 공시체의 중앙에 설치하여 축방향 변위를 측정하였다. FRP 와이어 보강 콘크리트 공시체의 원주방향변형률과 공시체의 횡방향으로 부착된 와이어의 인장변형률을 측정하기 위하여 체인 형태로 특수 제작된 원주방향 변위측정기를 사용하였다. Fig.
축방향변형률 εa는 압축을 나타내며, 원주방향변형률 εc은 인장을 나타낸다. 축방향변형률은 균열강도 도달 이전구간에는 익스텐소미터(extensometer)에서 측정된 변위를 사용하였으며, 균열강도 이후구간에서는 변위게(LVDT)에서 측정된 변위를 사용하였다. 원주방향변형률은 체인 형태로 특수 제작된 원주방향 변위측정기에서 측정된 변위를 사용하였다.
무보강 공시체의 응력－축방향변형률 선도는 일반 콘크리트와 같이 압축강도 도달 후 응력이 감소하는 응력감소거동(stress-softening behavior)을 하였다. 이와는 달리 와이어 보강 공시체의 응력－축 방향변형률 선도는 균열강도 fo 도달 후, 파괴에 도달할 때까지 응력은 지속적으로 증가하여 응력상승거동(stress-hardening behavior)을 하였다.
무보강 공시체의 응력－축방향변형률 선도는 일반 콘크리트와 같이 압축강도 도달 후 응력이 감소하는 응력감소거동(stress-softening behavior)을 하였다. 이와는 달리 와이어 보강 공시체의 응력－축 방향변형률 선도는 균열강도 fo 도달 후, 파괴에 도달할 때까지 응력은 지속적으로 증가하여 응력상승거동(stress-hardening behavior)을 하였다. 와이어 보강 공시체의 응력－축방향변형률 선도는 균열강도를 기준으로 두 개의 직선구간으로 구성된 것으로 볼 수 있다.
대상 데이터
FRP 와이어 보강 콘크리트 압축부재의 압축성능을 고찰하기 위하여 지름 150 mm, 높이 300 mm인 콘크리트 원주형 공시체의 외부에 FRP 와이어가 감긴 FRP 와이어 보강 콘크리트 공시체를 제작하였다. 이 연구에 사용된 와이어는 지름 1.
FRP 와이어 보강 콘크리트 압축부재의 압축성능을 고찰하기 위하여 지름 150 mm, 높이 300 mm인 콘크리트 원주형 공시체의 외부에 FRP 와이어가 감긴 FRP 와이어 보강 콘크리트 공시체를 제작하였다. 이 연구에 사용된 와이어는 지름 1.0 mm인 유리섬유 FRP이다. FRP 와이어의 인장강도는 1230.
i) 콘크리트 모재의 균열은 FRP에 응력을 집중시켜 FRP의 조기탈락을 유발시킨다; ii) 콘크리트 모재에 부착된 FRP의 곡률효과를 유발시킨다. FRP는 콘크리트 모재와 부착된 상태로 이 연구에서 사용한 FRP 와이어는 콘크리트와 와이어 사이에 접착제를 사용하지 않아 부착이 이루어지지 않았다. 단지 마찰만 존재할 뿐이다.
성능/효과
3 선이 거의 동일 선상에 있는 것으로 나타나 와이어 보강 공시체의 최대강도는 콘크리트 압축강도와 관계없이 거의 동일하며, 보강겹수에 비례하는 것으로 평가된다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다. 동일한 보강겹수에 대한 45 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 207%, 55 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 153%로 측정되었다.
와이어 보강겹수 그리고 콘크리트 압축강도가 증가할수록 FRP 와이어 파단변형률은 감소하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.5%로 나타났다. 이는 일반 FRP 시트 보강 공시체 실험에서 측정된 시트 파단변형률보다 다소 높은 값으로 FRP 와이어 보강 공법의 우수성을 입증한다.
와이어 보강겹수 그리고 콘크리트 압축강도가 증가할수록 FRP 와이어 파단변형률은 감소하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.5%로 나타났다. 이는 일반 FRP 시트 보강 공시체 실험에서 측정된 시트 파단변형률보다 다소 높은 값으로 FRP 와이어 보강 공법의 우수성을 입증한다.
FRP 와이어 보강 공시체의 압축실험에서 측정된 최대원주방향변형률 εuc는 보강겹수 그리고 공시체 콘크리트 압축강도에 관계없이 약 0.02 정도로 측정되었다.
균열강도 도달 후 응력－축방향변형률 선도의 기울기 감소는 와이어로 둘러싸인 내부 콘크리트 균열로 축강성이 감소하였기 때문이다. 첫째 직선구간인 균열이전구간에서 무보강 공시체와 와이어 보강 공시체의 기울기는 거의 같은 것으로 나타나 와이어는 공시체의 축강성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 평가된다. 그러나 와이어 보강겹수가 증가할수록 와이어 보강 공시체의 균열강도는 증가되어 와이어는 공시체의 균열강도에 영향을 미치는 것으로 평가된다.
그러나 와이어 보강겹수가 증가할수록 와이어 보강 공시체의 균열강도는 증가되어 와이어는 공시체의 균열강도에 영향을 미치는 것으로 평가된다. 두 번째 직선구간인 균열이후구간에서 와이어 보강 공시체는 와이어에 의한 내부 콘크리트 구속으로 파괴에 도달할 때까지 변형률 증가에 대해 응력은 지속적으로 증가하였으며, 보강겹수가 증가할수록 축강성도 증가하였다. 와이어 보강 공시체의 파괴 축방향변형률은 와이어 보강겹수가 많을수록 그리고/또는 콘크리트 압축강도가 낮을수록 높게 측정되었다.
두 번째 직선구간인 균열이후구간에서 와이어 보강 공시체는 와이어에 의한 내부 콘크리트 구속으로 파괴에 도달할 때까지 변형률 증가에 대해 응력은 지속적으로 증가하였으며, 보강겹수가 증가할수록 축강성도 증가하였다. 와이어 보강 공시체의 파괴 축방향변형률은 와이어 보강겹수가 많을수록 그리고/또는 콘크리트 압축강도가 낮을수록 높게 측정되었다. 와이어 3겹이 보강된 35 MPa 공시체에서 측정된 파괴 축방향변형률은 0.
와이어 보강 공시체의 파괴 축방향변형률은 와이어 보강겹수가 많을수록 그리고/또는 콘크리트 압축강도가 낮을수록 높게 측정되었다. 와이어 3겹이 보강된 35 MPa 공시체에서 측정된 파괴 축방향변형률은 0.055로 측정되어 무보강 공시체의 파괴 축방향변형률보다 10배 이상 큰 것으로 평가되었다. FRP 와이어는 콘크리트를 구속시켜 공시체의 하중저항성능과 변형저항 성능이 크게 향상시켰으며, 특히 에너지 흡수 성능을 매우 크게 향상시켰다.
055로 측정되어 무보강 공시체의 파괴 축방향변형률보다 10배 이상 큰 것으로 평가되었다. FRP 와이어는 콘크리트를 구속시켜 공시체의 하중저항성능과 변형저항 성능이 크게 향상시켰으며, 특히 에너지 흡수 성능을 매우 크게 향상시켰다. 이 구간에서 와이어 보강 콘크리트 공시체의 성능은 거의 와이어에 의해 결정되며, 와이어에 의한 보강효과가 탁월하게 구현되었다.
FRP 와이어는 콘크리트를 구속시켜 공시체의 하중저항성능과 변형저항 성능이 크게 향상시켰으며, 특히 에너지 흡수 성능을 매우 크게 향상시켰다. 이 구간에서 와이어 보강 콘크리트 공시체의 성능은 거의 와이어에 의해 결정되며, 와이어에 의한 보강효과가 탁월하게 구현되었다.
균열이후구간에서는 내부 콘크리트에 균열이 발생되고 팽창되어 원주 방향변형률의 증가속도는 증가하였다. 콘크리트 압축강도가 작은 와이어 보강 공시체의 원주방향변형률은 축방향변형률보다 증가속도가 작은 것으로 측정되었다. 그러나 콘크리트 압축강도가 큰 55 MPa 와이어 보강 공시체의 원주방향변형률과 축방향변형률의 증가속도는 거의 비슷한 것으로 측정되었다.
체적변형률－축방향변형률(εv -εa) 선도의 초기구간에서 무보강 공시체와 FRP 와이어 보강 공시체는 압축력을 받아 수축하며, 체적변형률은 양으로 나타났다.
각 선들은 서로 다른 콘크리트 압축강도에 대한 균열하중을 직선회귀 분석한 결과이다. 압축강도 55 MPa인 공시체의 기울기가 제일 크고, 다음으로 압축강도 35 MPa인 공시체, 마지막으로 압축 강도 45 MPa인 공시체였으나, 그 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 따라서 와이어 보강 공시체의 균열하중은 공시체의 콘크리트 압축강도와 관계없이 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 평가된다.
따라서 와이어 보강 공시체의 균열하중은 공시체의 콘크리트 압축강도와 관계없이 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 평가된다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 균열강도는 무보강 공시체의 균열강도보다 78% 높게 측정되었다. 동일한 보강 겹수에 대한 45 MPa 공시체의 균열강도 증진효과는 약 59%, 55 MPa 공시체의 균열강도 증진효과는 약 55%로 측정되었다.
와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 균열강도는 무보강 공시체의 균열강도보다 78% 높게 측정되었다. 동일한 보강 겹수에 대한 45 MPa 공시체의 균열강도 증진효과는 약 59%, 55 MPa 공시체의 균열강도 증진효과는 약 55%로 측정되었다. 따라서 와이어 보강 공시체의 균열강도는 보강재인 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 측정되었으며, 와이어의 보강효과는 압축강도가 낮은 공시체에 대해 더욱 우수한 것으로 나타났다.
동일한 보강 겹수에 대한 45 MPa 공시체의 균열강도 증진효과는 약 59%, 55 MPa 공시체의 균열강도 증진효과는 약 55%로 측정되었다. 따라서 와이어 보강 공시체의 균열강도는 보강재인 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 측정되었으며, 와이어의 보강효과는 압축강도가 낮은 공시체에 대해 더욱 우수한 것으로 나타났다. 이는 구속력이 동일하게 작용되었으나 압축강도가 낮은 공시체에 작용된 구속력이 상대적으로 크게 작용되었기 때문인 것으로 판단된다.
7에 와이어 보강 공시체의 최대강도와 보강겹수의 관계를 도시하였으며, 직선회귀 분석한 결과도 함께 도시하였다. 3 선이 거의 동일 선상에 있는 것으로 나타나 와이어 보강 공시체의 최대강도는 콘크리트 압축강도와 관계없이 거의 동일하며, 보강겹수에 비례하는 것으로 평가된다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다.
와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다. 동일한 보강겹수에 대한 45 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 207%, 55 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 153%로 측정되었다. 동일한 와이어 보강겹수에 대한 45 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 207%, 55 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 153%로 나타났다.
동일한 보강겹수에 대한 45 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 207%, 55 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 153%로 측정되었다. 동일한 와이어 보강겹수에 대한 45 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 207%, 55 MPa 공시체의 최대강도 증진효과는 약 153%로 나타났다.
제로체적변형률 도달 후 축방향변형률이 증가할수록 팽창이 제어되지 않은 무보강 공시체의 체적변형률은 지속적으로 감소하였다. 참고로 체적변형률이 음이면 공시체의 체적은 증가하였음을 의미한다.
그러나 55 MPa인 공시체는 파괴에 도달할 때까지 팽창상태를 유지하였다. 팽창이 수축으로 변환한 와이어 3겹이 보강된 35 MPa과 45MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 3.86과 3.07배 큰 것으로 측정되었다. 이 결과는 팽창이 수축으로 변환되는 무보강 공시체의 압축강도 대비 보강 공시체의 최대강도비를 2.
552로 평가되었다. 즉, 와이어에 의한 구속효과는 공시체의 압축강도와 관계가 없는 것으로 평가되었다. 이 연구에서 실시한 모든 FRP 와이어 보강 공시체 실험에서 측정된 평균 k1은 2.
즉, 와이어에 의한 구속효과는 공시체의 압축강도와 관계가 없는 것으로 평가되었다. 이 연구에서 실시한 모든 FRP 와이어 보강 공시체 실험에서 측정된 평균 k1은 2.608로 평가되었다. Lam and Teng(2002)은 FRP 보강 압축부재의 실험에서 k1을 2.
62로 보고하였다. 그러므로, 이 연구에서 사용된 FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 측정된 k1은 보고된 FRP 시트 보강 공시체의 실험결과와 잘 맞는 것으로 평가할 수 있다.
12에 나타내었다. 와이어 보강겹수 그리고 콘크리트 압축강도가 증가할수록 FRP 와이어 파단변형률은 감소하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.
(1) FRP 와이어 보강 공시체의 응력－축방향변형률 선도와 응력－원주방향변형률 선도는 균열강도 fo 도달 후, 파괴에 도달할 때까지 응력은 지속적으로 증가하여 응력상승거동(stresshardening behavior)하였으며, 선도는 균열강도를 기준으로 두 개의 직선구간으로 구성된 것으로 볼 수 있다.
(2) FRP 와이어는 콘크리트를 구속시켜 공시체의 하중저항성능과 변형저항성능이 크게 향상시켰으며, 특히 에너지 흡수 성능을 매우 크게 향상시켰다. 균열이후구간에서 와이어 보강 공시체의 성능은 거의 와이어에 의해 결정되며, 와이어에 의한 보강효과가 탁월하게 구현되었다.
(2) FRP 와이어는 콘크리트를 구속시켜 공시체의 하중저항성능과 변형저항성능이 크게 향상시켰으며, 특히 에너지 흡수 성능을 매우 크게 향상시켰다. 균열이후구간에서 와이어 보강 공시체의 성능은 거의 와이어에 의해 결정되며, 와이어에 의한 보강효과가 탁월하게 구현되었다.
(3) FRP 와이어 보강 공시체의 균열하중은 공시체의 콘크리트 압축강도와 관계없이 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하며, 와이어 보강 공시체의 최대강도는 콘크리트 압축강도와 관계없이 거의 동일하고 보강겹수에 비례하는 것으로 평가된다.
(5) FRP 와이어가 1겹 보강된 공시체는 시편 높이 중앙부의 팽창으로 중앙부에 위치한 와이어가 한 곳에서 절단되어 콘크리트 모재에 부착되지 않은 와이어가 탈락되면서 급작스럽게 파괴되었다. 와이어가 2겹 또는 3겹 보강된 공시체는 시편 높이 중앙부에 위치한 와이어가 여러 곳에서 절단되어 와이어가 탈락되면서 급작스럽게 파괴되었다.
(6) 35 MPa 공시체의 FRP 와이어 유효구속상수 k1은 2.777, 45 MPa 공시체의 k1은 2.460, 55 MPa 공시체의 k1은 2.096으로 평가되었다. 즉, 공시체의 압축강도가 낮을수록 구속효과가 우수한 것으로 평가되었다.
096으로 평가되었다. 즉, 공시체의 압축강도가 낮을수록 구속효과가 우수한 것으로 평가되었다. FRP 와이어 보강겹수 그리고 콘크리트 압축강도가 증가할수록 FRP 와이어 파단변형률은 감소하였다.
즉, 공시체의 압축강도가 낮을수록 구속효과가 우수한 것으로 평가되었다. FRP 와이어 보강겹수 그리고 콘크리트 압축강도가 증가할수록 FRP 와이어 파단변형률은 감소하였다. 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.
후속연구
FRP 와이어 보강 압축부재의 압축실험에서 측정한 응력−축방향 변형률 선도, 응력－원주방향변형률 선도, 체적변형률, 체적변형률−축방향변형률 선도, 균열강도, 최대강도, 최대강도 도달 변형률, 제로체적변형률, FRP 와이어 파단변형률 등을 분석하여 콘크리트 압축부재에 대한 FRP 와이어 보강방법의 적용 타당성을 살펴보았다. 이 논문에서 연구된 FRP 와이어로 보강된 압축부재의 압축실험 결과는 기존 콘크리트 압축부재에 대한 보강방법으로 FRP 와이어 보강방법을 적용할 수 있는 기술적 배경을 제공할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
FRP에 의한 구속효과는 무엇에 의해 결정되는가?
FRP는 내부 콘크리트의 팽창을 제어하는 수동적인 역할(passive action)을 하며, FRP 보강 콘크리트 압축부재의 응력−변형률 거동은 FRP에 의한 횡방향 구속력에 큰 영향을 받는다. FRP에 의한 구속효과는 FRP 종류, FRP 양, 콘크리트와 FRP 사이의 접착력, FRP 체결방법 등 FRP 보강시스템에 의해 결정된다. FRP 구속효과는 FRP 보강 콘크리트 압축부재 실험에서 측정된 FRP 파단변형률의 크기와 긴밀한 관계가 있다.
FRP 와이어 보강 압축부재의 역학적 특성을 고찰하기 위해 본 연구에서 무엇을 하였는가?
이 연구는 프리스트레스를 도입한 와이어 형태(wire type)의 FRP를 콘크리트 압축부재에 부착시켜 내부 콘크리트의 구속효과를 극대화하는 FRP 와이어 보강 압축부재의 역학적 특성을 고찰하였다. 이를 위하여 FRP 와이어 보강겹수, FRP 와이어 보강방법, FRP 와이어 접착방법, 그리고 콘크리트 압축강도가 고려된 체계적인 FRP 와이어 보강 콘크리트 압축부재의 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 압축부재의 압축실험에서 측정한 응력−축방향 변형률 선도, 응력－원주방향변형률 선도, 체적변형률, 체적변형률−축방향변형률 선도, 균열강도, 최대강도, 최대강도 도달 변형률, 제로체적변형률, FRP 와이어 파단변형률 등을 분석하여 콘크리트 압축부재에 대한 FRP 와이어 보강방법의 적용 타당성을 살펴보았다. 이 논문에서 연구된 FRP 와이어로 보강된 압축부재의 압축실험 결과는 기존 콘크리트 압축부재에 대한 보강방법으로 FRP 와이어 보강방법을 적용할 수 있는 기술적 배경을 제공할 것으로 판단된다.
FRP에 의한 내부 콘크리트의 팽창제어 작용은 무엇에서 시작되는가?
FRP에 의한 내부 콘크리트의 팽창제어 작용은 콘크리트와 FRP 의 완벽한 부착에서 시작된다. Harries and Carey(2003)는 콘크리트 압축부재와 FRP 사이의 완벽하지 못한 부착은 FRP에 의한 구속효과를 지연시켜 FRP 보강 압축부재의 성능에 영향을 미치는 것을 실험으로 규명하였다.
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