염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 섬유보강근(Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 FRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 FRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 FRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. FRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도, 반복하중 작용 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하고자 하였다. 실험 결과 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 증가하였으며 반복하중의 작용에 의하여 단조하중에서의 부착강도에 비하여 GFRP 보강근의 부착강도는 감소하는 결과를 보였다.
염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 섬유보강근(Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 FRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 FRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 FRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. FRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도, 반복하중 작용 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하고자 하였다. 실험 결과 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 증가하였으며 반복하중의 작용에 의하여 단조하중에서의 부착강도에 비하여 GFRP 보강근의 부착강도는 감소하는 결과를 보였다.
The cost of repairing the deterioration of concrete structures due to corrosion of the reinforcement steel has been the prominent figure in the maintenacne of the reinforced-concrete infrastructures. As an alternative material to steel reinforcement, the use of Fiber Reinforced Polymer (FRP) bar in ...
The cost of repairing the deterioration of concrete structures due to corrosion of the reinforcement steel has been the prominent figure in the maintenacne of the reinforced-concrete infrastructures. As an alternative material to steel reinforcement, the use of Fiber Reinforced Polymer (FRP) bar in concrete is being actively studied for the high resistance of chemical environment and high strength to weight ratio properties of FRP. However, there remain various aspects of FRP properties that still need to be studied before the standard design criteria can be established. One of the imminent issues is the bond between FRP and concrete. In this study, the bond-behavior of FRP bars in concrete is investigated via the pullout test with three varying parameters: surface condition of FRP bars, concrete compression strength, and cyclic loading patterns. As a result of experiment, the bond strength of GFRP increased with the concrete compression strength increasing and decreased with applying cyclic load.
The cost of repairing the deterioration of concrete structures due to corrosion of the reinforcement steel has been the prominent figure in the maintenacne of the reinforced-concrete infrastructures. As an alternative material to steel reinforcement, the use of Fiber Reinforced Polymer (FRP) bar in concrete is being actively studied for the high resistance of chemical environment and high strength to weight ratio properties of FRP. However, there remain various aspects of FRP properties that still need to be studied before the standard design criteria can be established. One of the imminent issues is the bond between FRP and concrete. In this study, the bond-behavior of FRP bars in concrete is investigated via the pullout test with three varying parameters: surface condition of FRP bars, concrete compression strength, and cyclic loading patterns. As a result of experiment, the bond strength of GFRP increased with the concrete compression strength increasing and decreased with applying cyclic load.
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문제 정의
또한 현재 반복하중 작용시의 FRP 보강근의 부착거동에 관한 연구도 많이 부족한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 시편의 부착실험을 통하여 표면 형상과 반복하중 작용에 의한 GFRP 보강근의 부착거동의 변화를 파악하고자 한다.
제안 방법
실험에 사용된 실험체는 그림 2와 같이 제작하였으며 하중 재하 시스템은 그림 3과 같이 계획하였다. 부착길이는 순수 부착거동의 관찰을 위하여 시편의 중앙에 위치시켰으며 부착길이는 보강근 공칭 직경의 5배로 제작하였다. 실험변수는 단조하중 최대 부착응력일 때의 미끌림 값(Smax)을 기준으로 하여 크기와 횟수를 변화시켜 그림 4와 같이 3가지 패턴의 하중에 대하여 실험하였다.
부착길이는 순수 부착거동의 관찰을 위하여 시편의 중앙에 위치시켰으며 부착길이는 보강근 공칭 직경의 5배로 제작하였다. 실험변수는 단조하중 최대 부착응력일 때의 미끌림 값(Smax)을 기준으로 하여 크기와 횟수를 변화시켜 그림 4와 같이 3가지 패턴의 하중에 대하여 실험하였다. 실험은 하중제어 방식으로 0.
대상 데이터
반복하중의 영향을 받는 GFRP 보강근의 부착거동을 관찰하기 위하여 총 108개의 시편을 제작하여 표 2와 같이 명기하였다. 실험에 사용된 실험체는 그림 2와 같이 제작하였으며 하중 재하 시스템은 그림 3과 같이 계획하였다.
실험에 사용된 보강근의 종류는 이형철근, 모래분사형 GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer, 이하 GFRP-SC), 나선형 GFRP(이하 GFRP-HW)의 3가지이며, 콘크리트 압축강도는 재령 28일 평균 24.7MPa, 41.0MPa, 72.8MPa(배합 강도 25MPa, 40MPa, 70MPa)이다. GFRP 보강근의 종류 중 GFRP-SC의 경우는 직선형 보강근의 표면에 모래를 분사시켜 부착성능을 확보하였으며 GFRP-HW는 표면에 섬유를 꼬아 마디를 형성하여 부착성능을 확보하였다.
성능/효과
(1) 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 증가하였다.
(2) 반복하중 횟수의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 감소하는 경향을 보였다.
실험결과 보강근의 종류에 관계없이 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 부착강도는 증가하였으며 반복하중 횟수의 증가에 따라 부착강도는 단조하중을 받는 시편의 부착강도에 비하여 감소하는 경향을 보였다. 보강근의 종류에 따른 부착응력-미끌림 관계는 그림 5∼7과 같으며 콘크리트 압축강도의 영향에 의한 보강근의 부착강도의 변화는 그림 8과 같다.
후속연구
(3) 결론 (2)의 GFRP 보강근의 부착강도 감소의 영향요소에 관한 추가적인 분석이 요구된다.
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