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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 기사에서는 향후 강구조물의 FRP보수보강의 활성화를 위해 강구조물의 FRP를 활용한 보수보강 공법의 해외사례와 본 저자가 수행하였던 연구결과를 소개하고자 한다.

제안 방법

• 그러나 세장판 사용은 강재량을 절약할 수 있는 장점이 있으나, 상대적으로 큰 폭-두께비로 인해 항복강도 이전에 국부좌굴이 발생하게 되며, 좌굴발생 이후 내력이 크게 저하된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 폭-두께비가 큰 세장판으로 구성된 강관 기둥에 CFRP쉬트 보강을 통해 국부좌굴을 지연시키고, 탄성좌굴응력의 증대를 통해 압축내력을 증가 시키기고자 하였다. 실험체는 폭두께비 60, 80, 100 세종류의 각형강관을 제작하였고 기준실험체(무보강실험체), 1겹 보강, 3겹 횡방향 보강을 통해 총 9개의 실험체를 제작하였다 (그림 7(a) 참고).
• 본 연구에서는 건축구조기준 (KBC 2009)과 미국 강구조설계기준(AISC LRFD 2010)에서 제시하는 비조밀 단면 제한치 이하의 폭두께비로 구성된 각형강관기둥에서 중심축하중을 받는 세장비가 큰 장주기둥에 대해 CFRP 보강효과를 검증하고자 한다. 장주기둥은 [그림 9(a)]와 같이 전체좌굴(Global buckling)을 발생시키는데 전체좌굴이 발생하게 되면 [그림 9(a)]와 같이 한쪽면은 압축력이 다른 한쪽면은 인장력이 발생하는 휨좌 굴이 발생한다.

대상 데이터

• 따라서 본 연구에서는 폭-두께비가 큰 세장판으로 구성된 강관 기둥에 CFRP쉬트 보강을 통해 국부좌굴을 지연시키고, 탄성좌굴응력의 증대를 통해 압축내력을 증가 시키기고자 하였다. 실험체는 폭두께비 60, 80, 100 세종류의 각형강관을 제작하였고 기준실험체(무보강실험체), 1겹 보강, 3겹 횡방향 보강을 통해 총 9개의 실험체를 제작하였다 (그림 7(a) 참고). 실험체는 국부좌 굴이 발생하며 파괴되었으나(그림 7(b) 참고) 실험결과 최대 33%의 내력이 상승하여 보강효과를 검증할 수 있었다(그림 8 참고).

후속연구

• 이상으로 강구조물의 섬유보강쉬트를 활용한 보수보강에 대해 해외사례 및 본 저자가 연구한 내용을 기사화하여 정리하였으며, 향후 강판보강법에서 탈피하여 강구조물에 섬유보강쉬트를 활용하여 보수보강 수행시 내력향상, 내구성향상, 시공성향상 등을 통해 보다 효율적이고 경제적인 보수보강시장을 개척할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 발전소 시설의 보수보강을 위해서는 감전사고 등으로 인해 일시적으로 가동을 중단해야 되는데 고강도 비전도체 재료인 아라미드계열 섬유보강쉬트 사용시 감전사고를 우려가 적어 발전소의 가동 중단 없이 보수보강이 가능하여 보다 효율적이고 경제적으로 보수보강이 가능할 것이다.
• 이상으로 강구조물의 섬유보강쉬트를 활용한 보수보강에 대해 해외사례 및 본 저자가 연구한 내용을 기사화하여 정리하였으며, 향후 강판보강법에서 탈피하여 강구조물에 섬유보강쉬트를 활용하여 보수보강 수행시 내력향상, 내구성향상, 시공성향상 등을 통해 보다 효율적이고 경제적인 보수보강시장을 개척할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 발전소 시설의 보수보강을 위해서는 감전사고 등으로 인해 일시적으로 가동을 중단해야 되는데 고강도 비전도체 재료인 아라미드계열 섬유보강쉬트 사용시 감전사고를 우려가 적어 발전소의 가동 중단 없이 보수보강이 가능하여 보다 효율적이고 경제적으로 보수보강이 가능할 것이다.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
FRP	FRP의 장점은 무엇인가?	FRP는1)경량재이고, 2)시공성이 간편하며3)강한 내부식성을 지니고 있으며4)강판에 비배 약 10배 정도의 인장강도를 지니고 있어 적은 보강량으로도 높은 보강효과를 기대할 수 있다. FRP는 이러한 많은 장점을 지닌 보수보강재료 임에도 불구하고 강구조물의 경우 대부분 전통적인 강판보강법에 의해 보수보강이 수행되며, FRP를 보수보강재료로 적용한 연구 및 사례는 극히 드물다.
강구조의 보수보강 공법	강구조의 보수보강 공법에는 무엇이 있는가?	즉 건축물을 구성하고 있는 부재는 환경의 변화 및 하중조건의 변화 등으로 의해 구조물의 기능이 저하되며 구조물의 성능을 원상태 회복시키기 위해서는 보수보강 기술이 절실히 필요하다. 강구조의 보수보강 공법은 전통적인 강판보강법과 섬유보강쉬트(Fiber reinforced polymer sheet, 이하 FRP 라 함)을 활용한 보수보강법이 있다. 철근콘크리트구조물의 경우 FRP를 활용한 보수보강법은 1960년대부터 해외에서 보의 휨보강, 전단보강, 보기둥 접합부 보강, 기둥의 전단보강 등 많은 분야에서 연구가 진행되었으며, 국내에서는 1980년대 이후로 연구가 활발히 진행되어 현재 철근콘크리트 구조물의 FRP를 활용한 보수보강법은 건설시장에서 널리 사용되고 있다.
강구조물에 대한 보수보강방법	강구조물에 대한 보수보강방법으로 강판보강법을 적용할 경우 어떤 단점이 있는가?	FRP는 이러한 많은 장점을 지닌 보수보강재료 임에도 불구하고 강구조물의 경우 대부분 전통적인 강판보강법에 의해 보수보강이 수행되며, FRP를 보수보강재료로 적용한 연구 및 사례는 극히 드물다. 일반적으로 강구조물에 대한 보수보강방법으로는 강판보강법이 유일하지만 강판자체는 중량이 큰 재료이므로 시공성이 떨어지고, 기존 구조물 자체의 자중을 증가시키며, 부식에 취약하다. 또한 강판보강법을 적용할 경우 볼트나 용접으로 모재와 연결을 해야 되는데 이는 모재의 단면손실이나 용접 열로 인한 잔류응력으로 모재가 변형이 생기는 등 많은 단점이 있다. 따라서 최근 기존의 강판보강법에 대한 고정관념을 탈피하여 해외를 중심으로 강구조물의 FRP를 적용한 보수보강에 대한 연구가 진행되고 있으며, 실제로 시공현장에 적용한 사례 또한 많이 있으나 국내의 경우 이에 대한 연구 및 적용이 거의 전무하다.

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