초록 ▼

1차년도에는 탄소섬유쉬트 보강재료 및 공법의 성능확보를 위한 기초연구 단계로서, 탄소섬유쉬트 보강공사에 사용되는 재료의 품질기준 설정, 표준 시험방법안 도출 및 재료물성 파악 등의 단계를 통하여 보수·보강 복합재료의 품질시험 및 성능 기준안을 도출하는 것을 목표로 한다. 또한 보수재료9균열주입재 및 단면복구재)의 품질 시험방법의 표준화를 정립하며, 기존 샐험결과를 분석하여 문제점을 분석하고 보강실험에 관련된 Database를 구축한다.
2차년도에는 국내·외에서 수행된 연구결과 및 현장적용시의 문제점을 비교·분석하고, 탄소섬유쉬

1차년도에는 탄소섬유쉬트 보강재료 및 공법의 성능확보를 위한 기초연구 단계로서, 탄소섬유쉬트 보강공사에 사용되는 재료의 품질기준 설정, 표준 시험방법안 도출 및 재료물성 파악 등의 단계를 통하여 보수·보강 복합재료의 품질시험 및 성능 기준안을 도출하는 것을 목표로 한다. 또한 보수재료9균열주입재 및 단면복구재)의 품질 시험방법의 표준화를 정립하며, 기존 샐험결과를 분석하여 문제점을 분석하고 보강실험에 관련된 Database를 구축한다.
2차년도에는 국내·외에서 수행된 연구결과 및 현장적용시의 문제점을 비교·분석하고, 탄소섬유쉬트에 의하여 보강된 구조부재의 보강성능에 미치는 다양한 변수를 도출함과 동시에 이에 대한 체계적인 실험적 연구를 통하여 보강공법의 특성을 규명함으로써 탄소섬유쉬트에 의하여 보강된 구조부재의 성능을 확보할 수 있는 보강공법의 설계기준 및 시공지침(안)에 대한 기초자료를 제시한다. 또한 협동연구기관에서는 보수재료(균열주입재와 단면복구재)의 품질성능 평가를 위한 다양한 시험 및 이를 바탕으로 품질성능 평가기법을 정립하며, FRP에 의한 철근콘크리트 보강설계 기준(안)을 제시한다. 본 과제의 연구기간은 1999. 11. 15~2001. 11. 14 까지의 약 2개년이며 연차별 연구내용 및 범위는 다음과 같다.
<1차년도>
ㅇ 탄소섬유쉬트 보강공사에 사용되는 국내외 보강재료에 대한 자료수집 및 분석
ㅇ 탄소섬유쉬트 보강공사에 사용되는 건축구조물 보수·보강 재료 품질기준 조사
ㅇ 탄소섬유쉬트 보강공사에 사용되는 건축구조물 보강재료의 품질시험법 조사
ㅇ 가용 탄소섬유쉬트 보강재료의 품질시험(안), 품질기준(안) 수립
ㅇ 탄소섬유쉬트 보강공사에 사용되는 건축구조물 보강재료의 물리적 특성 시험
- 가용 탄소섬유？트 보강재료 선정
- 도출된 품질시험(안)에 따른 에폭시 함침수지의 역학적 특성시험
- 탄소섬유쉬트 보강공법 구성요소의 역학적 특성 파악
- 도출된 품질시험(안)에 따른 에폭시 함침수지의 물리적 특성시험
- 도출된 품질시험(안)에 따른 탄소섬유 보강쉬트의 역학적 특성시험
- 배합비 변동에 의한 보강재료의 성능 검증
- 탄소섬유쉬트 보강공법 구성요소의 역학적 특성 파악
ㅇ 탄소섬유쉬트 보강재료의 성능검증을 위한 구조실험 (1차)
- 탄소섬유쉬트 보강재료의 계면성능 파악을 위한 기존의 축소시험방법 조사
- 계면성능 시험방법 정립
- 계면성능 시험용 모의시험체 제작
- 콘크리트와 보강재간의 인발부착성능 시험
- 콘크리트와 보강재간의 인장전단 접착성능 시험
- 콘크리트와 보강재간의 휩부착성능 시험
- 인장전단 접착성능과 휩부착성능간의 상관성 분석
ㅇ 보수재료(균열주업재와 단면복구재)의 품질시험방법의 표준화
ㅇ 기존 실험결과의 Database 구축
<2차년도>
ㅇ 실물모형 실험을 통한 탄소섬유쉬트 보강재료 및 공법의 성능검증
- 기존의 보강설계방법(허용응력도설계법, 극한강도설계법)에 대한 분석
- 구조부재의 보강요인별 설계방법론의 정립
- 실물 모형 시험계획 수립
- 인위적 성능저하 및 손상 도입 실물모형 시험체 제작
- 보강시험체 제작
- 보강된 실험체의 역학적 성능 파악
ㅇ 보강요인별 실험체의 설계변수의 정립
- 탄소섬유쉬트의 설계용 부착강도
- 시공환경 요인의 변화
- 보강시 하중재하의 유·무
- 부착파괴 방지메커니즘 분석
- 탄소섬유쉬트의 보강매수
- 보수재에 의한 보수 유·무
ㅇ 탄소섬유쉬트 보강효과의 검증
- 탄소섬유쉬트의 부착파괴 방지를 위한 설계용 부착강도 도출
- 보강공사시 재하하중의 유·무 및 크기가 보강된 부재의 성능에 미치는 영향 분석
- 실물모형 실험체에서의 휨부착강도
- 최대모멘트 및 전단력에 의한 탄소섬유쉬트의 박리파괴 방지 메커니즘 분석 및 보강상세 제안
- 탄소섬유쉬트의 보강매수 증가에 따른 부분감소계수 제안
- 시멘트계 보수재로 단면복구된 구조부재에 대한 탄소섬유쉬트 보강효과 검증
- 시공환경 요인(수지 성능저하, 도포량)에 따른 탄소섬유쉬트 보강효과 검증
ㅇ 보수재료(균열주입재와 단면복구재)의 품질성능 평가기법정립
- 콘크리트 구조물의 열화요인 분석 및 요구특성치 선정
- 기술동향분석 및 국외 보수재료관련 규격 및 내용분석
- 균열주입재 및 단면복구재의 품질규격(안) 제시
- 균열주입재의 품질성능평가
- 단면복구재의 품칠성능평가
- 보수 후 비파괴평가를 통한 품질성능평가
ㅇ 설계공식의 유도 및 설계식의 적용타당성 검증
- 휨보강 설계식 제시
- 보의 전단보강 설계식 제안
- 기둥의 보강 설계식 제시
- 실제의 보강되어야할 구조물의 보강설계적용 검증
ㅇ 기존 실험결과의 Database
- 휨부재 : 국내외 약 21 편의 논문 분석 및 자료구축
- 전단보강 : 국내 4 편, 국외 11편의 실험 및 이론논문 분석
- 압축부재 : 국내외 각각 15편씩 총 30편분석
- 데이터베이스화 : 각 논문을 제목, 저자, 제재일, 출처 및 실험변수, 설계식, 분석과정 둥으로 분석하여 체계화
ㅇ Database 분석 및 및 설계식 제시
- 주요 설계변수인 수지, 보강섬유의 특성 및 FRP의 인장특성, 압축특성, 크리프 파단, 피로, 내구성에 대한 특성치 제안
- 회기분석을 통한 보강효과의 검토, 해석모델의 제안 및 확률론적 고찰 수행
- 계면간 전단응력에 근거한 기존 전단보강 제안식 및 예측식의 검토를 거쳐 전단보강식 제안
- 압축재의 연성보강 설계에 대한 설계식 제안
ㅇ 탄소섬유쉬트 보강공법 관련 설계 및 시공 지침서 작성
- 탄소섬유쉬트 보강재료의 품질시험(안) 작성
- 탄소섬유쉬트 보강재료의 품질기준(안) 작성
- 탄소섬유쉬트 보강공법의 설계지침서 작성
- 탄소섬유쉬트 보강공법의 시공지침서 작성

Abstract ▼

The main contents of this study is to establish standard test procedures including test apparatus, establish the quality standard for the required physical characteristics of composite materials and investigate the required physical characteristics of composite materials which are widely used is str

The main contents of this study is to establish standard test procedures including test apparatus, establish the quality standard for the required physical characteristics of composite materials and investigate the required physical characteristics of composite materials which are widely used is strengthening RC members. From the standard test procedures, the physical and mechanical properties of the composite materials are appraised. Also, the mechanical behaviors of strengthened RC members are appraised to verify the established quality standard of the composite materials. The content and scope of each research era is as follows.

o Survey on the strengthening methods of the deteriorated RC members
o Examinations on the quality standards of the composite materials which is used in strengthening RC members by CFRP sheets.
o Survey on the standard test procedures for the composite materials
o Establishment of the standard test procedures for the quality evaluation of the composite materials.
o Physical and mechanical tests of the composite materials to evaluate the material design characteristics.
- Selection of the composite materials used In strengthening of the RC members by CF sheet.
- Physical and mechanical tests by the standard test procedures on the resin composite used in strengthening of the RC members by CF sheet.
- Mechanical tests by the standard test procedures on the CFRP.
- Performance verifications of the composite materials to develop the construction technique concerned with CF sheet.
o Structural tests for the strengthened RC members by CFRP sheet to examine the material performance of composite materials.
o Standard of quality test for rapair material(cementitious crack repaIr material(CCRM) and patching repair material(PRM))
o Establishment of database systems for the test results conducted by previous researchers.

o Performance evaluations of the material test results through the full-scale RC members strengthened by the CFRP sheet.
- Analysis of strengthening design methods (Ultimate strength design, Allowable strength design)
- Establishment of strengthening design methodology.
- Planning of full-scale test programs on strengthened RC beam.
- Fabrication of full-scale RC beams deteriorated by artificial damage.
- Strengthening of damaged RC beams by CFRP sheets.
- Analysis of mechanical performance of RC beam strengthened by CFRP sheets.
o Evaluation of test parameter
- Design bond stress between CFRP sheet and concrete
- Variation of environmental elements
- Dead load effects on strengthening RC members
- Analysis of adhesion failure mechanism
- The number of CFRP layer in strengthening RC members
- Effects of Repairing the deteriorated concrete by cement mortar
o Verifications of the strengthening effects of RC members by CFRP sheet.
- Suggestion of design bond strength between CFRP sheet and concrete to prevent adhesion failure
- Analysis of the dead load effects on strengthening RC member
- Flexural bond strength based on full-scale tests.
- Analysis of adhesion failure mechanism caused by maximum moment and shear
- Suggestion of partial reduction factor according to the number of CFRP layers
- Verification of strengthening effects on RC members repaired by cement mortar.
- Examination of strengthening effects on RC members caused by the variations of environmental elements
o The development of evaluation of quality performance for repair material{cementitious crack repair materiaHCCRM), patching repair material (PRM))
- Analysis for the deteriorated cause of concrete structure and the required properties of repair materials
- Analysis for the trend of technology in the repair material
- Analysis for standard and contents in the repair material
- A proposal of quality standard of CCRM and PRM
- The evaluation of quality performance for CCRM
- The evaluation of quality performance for PRM
- The evaluation of quality performance by means of NDT after repair
o Propose and evaluate design equations for application
- Propose flexural strengthening equations
- Propose shear equations
- Propose axial compression equations
- Evaluate proposed design equations for application
o Construction of database system
- Flexural strengthening : review 21 papers and analysis proposed design equations
- Shear strengthening review 15 papers and analyze proposed design equations
- Axial compression : review and analyze 30 papers
- Construction database : compilation of each previous research output in terms of title, author, date, sources, key parameters, design equations and analytical model
o Analyze database and propose design equations
- Constituent materials and properties, such as physical properties, mechanical properties, rupture, fatigue, time-dependent behavior, durability are proposed
- Analyze database and evaluate analytical model by statistical methods
- Propose flexural, shear and compression design model and equations
- Propose design equations to evaluate ductility for compression members
o Propose guide for design of externally bonded FRP systems for strengthening concrete structures

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 참여 연구진 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...17
• 목차 ...29
• CONTENTS ...37
• 표 목차 ...45
• 그림 목차 ...53
• 사진 목차 ...61
• 제1장 서론 ...64
• 1.1 연구개발의 필요성 ...64
• 1.2 국내 및 국외의 관련기술 기술동향 ...68
• 1.2.1 국내 기술동향 ...68
• 1.2.2 국외 기술동향 ...73
• 1.3. 연구개발 목표 및 내용 ...78
• 1.3.1 연구개발 최종목표 ...78
• 1.3.2 1차년도 연구개발 목표 및 내용 ...78
• 1.3.3 2차년도 연구개발 목표 및 내용 ...81
• 제2장 탄소섬유쉬트 보강재료 품질시험 방법 ...85
• 2.1 개요 ...85
• 2.2 탄소섬유쉬트 보강재료의 품질 시험 규격 ...85
• 2.3 탄소섬유？트의 품질시험 방법 ...89
• 2.3.1 탄소섬유쉬트의 인장강도 시험방법 ...89
• 2.3.2 탄소섬유쉬트의 중량 측정 방법 (F.A.W) ...91
• 2.3.3 탄소섬유쉬트의 겹침이음 인장강도 시험 방법 ...93
• 2.4 에폭시 함침수지의 품질시험 방법 ...95
• 2.4.1 에폭시 함침수지의 점도 측정 방법 ...95
• 2.4.2 에폭시 함침수지의 비중 측정 방법 ...97
• 2.4.3 에폭시 함침수지의 사용가능시간 측정 방법 ...99
• 2.4.4 에폭시 함침수지의 인장강도 시험방법 ...100
• 2.4.5 에폭시 함침수지의 휨강도 시험방법 ...101
• 2.4.6. 에폭시 함침수지의 압축강도 시험방법 ...103
• 2.4.7 에폭시 함침수지의 인장전단 접착강도 시험방법 ...104
• 제3장 탄소섬유쉬트 보강재료 품질기준 ...106
• 3.1 개요 ...106
• 3.2 탄소섬유쉬트의 품질기준 및 품질성능 ...106
• 3.2.1 탄소섬유쉬트 종류 및 구분 ...106
• 3.2.2 탄소섬유쉬트의 품질기준 ...108
• 3.2.3 국내의 탄소섬유쉬트의 품질성능 ...109
• 3.3 에폭시 함침수지의 품질기준 및 품질성능 ...110
• 3.3.1 에폭시 함침수지의 품질기준 ...110
• 3.3.2 국내외 에폭시 함침수지의 품질성능 ...111
• 3.4 프라이머의 품질기준 및 품질성능 ...112
• 3.4.1 프라이머 품질기준 ...112
• 3.4.2 국내외 프라이머 품질성능 ...114
• 3.5 퍼티의 품질기준 및 품질성능 ...114
• 3.5.1 퍼티의 품질기준 ...114
• 3.5.2 국내외 퍼티 품질성능 ...115
• 제4장 탄소섬유쉬트 보강공법 사용재료 품질성능 평가 시험 ...116
• 4.1 탄소섬유쉬트 품질성능 시험 ...116
• 4.1.1 탄소섬유쉬트 인장강도 시험 ...116
• 4.1.2 탄소섬유쉬트 겹침이음 인장강도 시험 ...123
• 4.2 에폭시 함침 수지의 품질성능 시험 ...127
• 4.2.1 에폭시 함침 수지의 점도 시험 ...127
• 4.2.2 에폭시 함침수지의 비중 시험 ...130
• 4.2.3 에폭시 함침 수지의 사용가능시간 ...132
• 4.2.4 에폭시 함침 수지의 인장강도 시험 ...136
• 4.2.5 에폭시 함침 수지의 휨강도 시험 ...140
• 4.2.6 에폭시 함침 수지의 압축강도 시험 ...144
• 4.2.7 에폭시 함침 수지의 인장전단 부착강도 시험 ...148
• 제5장 탄소섬유쉬트 보강공법 시공요소 기술 개발 시험 ...153
• 5.1 탄소섬유쉬트 시공요소 기술 ...153
• 5.1.1 보강매수가 탄소섬유쉬트 인장강도에 미치는 영향 ...153
• 5.1.2 겹침길이가 탄소섬유쉬트 인장강도에 미치는 영향 ...158
• 5.1.3 양생기간이 탄소섬유쉬트 인장강도에 미치는 영향 ...164
• 5.1.4 에폭시 함침수지의 계량오차가 탄소섬유쉬트 인장강도에 미치는 영향 ...167
• 5.1.5 양생온도가 탄소섬유쉬트 인장강도에 미치는 영향 ...170
• 5.2 에폭시 함침수지의 시공요소 기술 ...178
• 5.2.1 양생기간이 에폭시 함침수지의 강도특성에 미치는 영향 ...178
• 5.2.2 계량오차가 에폭시 함침수지의 강도특성에 미치는 영향 ...182
• 5.2.3 양생온도가 에폭시 함침수지의 강도특성에 미치는 영향 ...187
• 제6장 탄소섬유쉬트와 콘크리트와의 부착성능평가 ...197
• 6.1 일발 접착강도 ...197
• 6.1.1 실험 목적 ...197
• 6.1.2 실험방법 및 규격 ...197
• 6.1.3 실험결과와 고찰 ...201
• 6.1.4 소결 ...204
• 6.2 인장전단 부착강도 ...205
• 6.2.1 실험 목적 ...206
• 6.2.2 실험방법 및 규격 ...206
• 6.2.3 실험결과와 고찰 ...209
• 6.2.4 환경적 요소에 의한 부착강도 특성 ...217
• 6.2.5 소결 ...221
• 6.3 탄소섬유쉬트 보강공법의 시공결함 검측 ...222
• 6.3.1 실험 목적 ...222
• 6.3.2 실험방법 및 측정장비 ...222
• 6.3.3 실험결과와 고찰 ...230
• 6.3.4 소결 ...236
• 제7장 탄소섬유쉬트 보강공법의 보강성능 평가 ...237
• 7.1 서론 ...237
• 7.2 실험의 일반사항 ...238
• 7.2.1 구조실험 계획 ...238
• 7.2.2 재료 시험 계획 ...240
• 7.2.3 가력 및 측정계획 ...243
• 7.2.4 탄소섬유쉬트 보강 실험체 제작 ...248
• 7.3 탄소섬유쉬트와 콘크리트와의 휨 부착강도 ...253
• 7.3.1 연구 목적 ...253
• 7.3.2 연구내용 및 방법 ...254
• 7.3.3 실험 ...255
• 7.3.4 실험 결과 ...258
• 7.3.5 소결 ...265
• 7.4 사전 재하하중의 크기에 따른 보강성능의 영향 ...266
• 7.4.1 연구 목적 ...266
• 7.4.2 연구내용 및 방법 ...266
• 7.4.3 실험 ...267
• 7.4.4 실험결과 ...271
• 7.4.5 소결 ...282
• 7.5 실물모형 실험체의 휨 부착거동 ...283
• 7.5.1 연구목적 ...283
• 7.5.2 연구내용 및 방법 ...283
• 7.5.3 실험 ...284
• 7.5.4 실험결과 ...286
• 7.5.5 소결 ...291
• 7.6 전단변형에 의한 탄소섬유쉬트의 박리파괴 매커니즘 분석 ...292
• 7.6.1 연구목적 ...292
• 7.6.2 연구내용 및 방법 ...292
• 7.6.3 실험 ...294
• 7.6.4 실험결과 ...297
• 7.6.5 소결 ...303
• 7.7 보강매수에 따른 탄소섬유쉬트의 보강성능 분석 ...304
• 7.7.1 연구목적 ...304
• 7.7.2 연구내용 및 방법 ...305
• 7.7.3 실험 ...309
• 7.7.4 실험결과 ...314
• 7.7.5 소결 ...324
• 7.8 단면복구된 RC보에 대한 탄소섬유쉬트 보강성능 검증 ...325
• 7.8.1 연구목적 ...325
• 7.8.2 연구내용 및 방법 ...325
• 7.8.3 실험 ...326
• 7.8.4 실험결과 ...328
• 7.8.5 소결...333
• 7.9 시공환경 요인에 따른 탄소섬유쉬트의 보강성능 분석 ...333
• 7.9.1 연구목적 ...333
• 7.9.2 연구내용 및 방법 ...334
• 7.9.3 실험 ...336
• 7.9.4 실험결과 ...339
• 7.9.5 소결 ...343
• 7.10 휨보강용 탄소섬유쉬트 복합체의 부분감소계수 ...343
• 7.10.1 연구목적 ...343
• 7.10.2 연구내용 및 방법 ...344
• 7.10.3 선행 연구 분석 ...344
• 7.10.4 탄소섬유쉬트 복합체의 설계용 인장강도 산정 ...345
• 7.10.5 휨 보강효과의 평가 ...354
• 7.10.6 소결 ...359
• 제8장 보수재료(균열주입재, 단면복구재)의 품질성능 평가기법개발 ...360
• 8.1 콘크리트 구조물의 열화요인분석 및 요구특성치 선정 ...360
• 8.1.1 콘크리트 구조물의 열화요인분석 ...360
• 8.1.2 보수재료의 요구특성치 선정 ...361
• 8.2 국외 보수재료 관련 규격 및 내용 ...362
• 8.2.1 개요 ...362
• 8.2.2 균열 주입제의 시험 항목 및 규격 ...365
• 8.2.3 단면 복구제의 시험 항목 및 규격 ...368
• 8.2.4 보수재료(균열 주입제, 단면 복구재)의 규격 및 내용 현황 분석 ...372
• 8.3 보수재료의 품질 시험 방법 및 평가 ...374
• 8.3.1 균열 주입재 품질 시험 방법 분석 및 평가 ...374
• 8.3.2 단면 복구재 품질 시험 방법 분석 및 평가 ...386
• 8.3.3 보수재료의 품질 규격(안) ...393
• 8.4 균열 주입재의 품질성능평가 ...394
• 8.4.1 개요 ...394
• 8.4.2 균열 주입재의 레올로지 특성별 및 분말도별 주입성능평가 시험 ...395
• 8.4.3 집착강도실험을 통한 균열 주입재 품질성능평가 시험 ...402
• 8.4.4 현장 적용을 통한 성능 평가 ...406
• 8.4.5 소결 ...413
• 8.5 단면복구재의 품질성능평가 ...413
• 8.5.1 개요 ...413
• 8.5.2 실험내용 ...415
• 8.5.3 휨부재 실험을 통한 단면복구재의 적합성기준 평가 ...428
• 8.5.4 압축부재실험을 통한 단면복구재의 적합성기준 평가 ...446
• 8.5.5 소결 ...452
• 8.6 보수 후 비파괴검사방법에 의한 품질평가 ...453
• 8.6.1 개요 ...453
• 8.6.2 보수 후 초음파법에 의한 품질성능평가 ...453
• 8.6.3 보수후 적외선 탐사법에 의한 품질성능평가 ...464
• 8.6.4 보수 후 음향방출(AE)법 의한 품질성능평가 ...468
• 8.6.5 소결 ...480
• 8.7 소결 ...481
• 제9장 철근콘크리트 건축물의 보강설계기준 ...483
• 9.1 보강공법 및 재료 ...484
• 9.1.1 보강공법 ...484
• 9.1.2 보강재료 ...485
• 9.2 휨 보강 ...491
• 9.2.1 개요 ...491
• 9.2.2 기존 문헌 연구 ...493
• 9.2.3 기존 휨모멘트 제안식 검토 ...493
• 9.2.4 보강 변수에 따른 휨 보강 효과 검토 ...500
• 9.2.5 해석 모델 제안 ...521
• 9.2.6 휨보강에 대한 확률론적 고찰 ...523
• 9.3 전단 보강 ...529
• 9.3.1 개요 ...529
• 9.3.2 기존 제안식 검토 ...532
• 9.3.3 전단보강 결론 ...539
• 9.4 압축재 ...541
• 9.4.1 일반사항 ...541
• 9.4.2 기둥의 설계 ...542
• 9.4.3 섬유 보강재료로 휨 보강된 기둥의 내력 ...552
• 9.4.4 기둥의 연성 보강 설계 ...553
• 9.5 보강상세 및 겹침이음 ...556
• 9.5.1 일반사항 ...556
• 9.5.2 접착과 보강재의 탈락 ...556
• 9.5.3 겹침과 이음의 상세 ...557
• 9.6 도면 및 시방서 ...558
• 9.6.1 기술적 요구사항 ...558
• 9.6.2 도면과 시방서 ...558
• 9.6.3 제출서류 ...559
• 9.7 연구문헌요약 ...560
• 9.7.1 휨보강 문헌 요약 ...560
• 9.7.2 섬유 보강 재료에 의한 휨 보강 효과에 대한 기존 연구 요약 ...570
• 제10장 결론 ...584
• 참고문헌 ...597
• 감사의 글 ...609