초록 ▼

○ 연구결과
①보강철근의 부식의 문제점을 해결할 수 이있는 일반(CFRP 리바, GFRP 리바) 및 새로운 개념(하이브리드 FRP 리바)의 보강재인 FRP 리바를 개발하였다.
②해외에서 상용화되어있는 CFRP 리바 및 GFRP 리바도 보다 우수한 CFRP 리바와 GFRP 리바를 개발하였으며, 성능 시험결과 우수함을 입증하였다.
③기존 상용화되어 있는 FRP 리바의 취성적 성질을 개선하여 연성적 거동을 하는 하이브리드 FRP 리바를 개발하였으며, 성능 시험을 통하여 이를 입증하였다.
④기존 해외에서 생산되고 있는

○ 연구결과
①보강철근의 부식의 문제점을 해결할 수 이있는 일반(CFRP 리바, GFRP 리바) 및 새로운 개념(하이브리드 FRP 리바)의 보강재인 FRP 리바를 개발하였다.
②해외에서 상용화되어있는 CFRP 리바 및 GFRP 리바도 보다 우수한 CFRP 리바와 GFRP 리바를 개발하였으며, 성능 시험결과 우수함을 입증하였다.
③기존 상용화되어 있는 FRP 리바의 취성적 성질을 개선하여 연성적 거동을 하는 하이브리드 FRP 리바를 개발하였으며, 성능 시험을 통하여 이를 입증하였다.
④기존 해외에서 생산되고 있는 FRP 리바와 비교하여 성능이 우수하면서도 경제성도 우수한 FRP 리바를 개발하였으며, FRP 리바 개발시 경제성이 우수한 재료를 선택 사용하였다.
⑤일반 및 새로운 FRP 리바의 생산시스템인 Pultrusion/filament winding/brading system을 개발하여, 소규모 생산시스템을 구축하였다.
⑥일반 및 새로운 FRP 리바의 상용화를 위하여 치수를 규격화 하였으며, 지속적인 품질관리를 위하여 품질관리기준을 개발하였다.
⑦일반 및 새로운 FRP 리바로 보강된 small beam을 제작하여 휨시험을 실시하여 일반 및 새로운 FRP 리바로 보강된 콘크리트 구조물의 구조성능을 평가하여 그 우수성을 규명하였다.

Abstract ▼

Ⅳ. RESULTS AND APPLICABILITY
1. Research Results
a. Development of FRP rebar design methods
b. Development of FRP rebar manufacturing systems
c. Development of tensile behavior prediction model of FRP rebar
d. Evaluation of physical and mechanical properties of FRP rebar
e. Evaluat

Ⅳ. RESULTS AND APPLICABILITY
1. Research Results
a. Development of FRP rebar design methods
b. Development of FRP rebar manufacturing systems
c. Development of tensile behavior prediction model of FRP rebar
d. Evaluation of physical and mechanical properties of FRP rebar
e. Evaluation of durability performance of FRP rebar
f. Recommendation of environmental reduction factor of FRP rebar
g. Optimization of surface deformation pattern of FRP rebar
h. Evaluation of bond performance of FRP rebar after environmental exposure
i. Evaluation of flexural performance of FRP reinforced concrete specimens
j. Development of quality control specification
2. APPLICABILITY
a. Application of agricultural concrete structure.
b. Application of civil and architecture concrete structure.
c. Application of repair and reinforcement materials of concrete structure.
d. Application of repair and strengthening method of concrete structure.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 14
• 목 차 ... 18
• 표 목 차 ... 26
• 그 림 목 차 ... 29
• 제 1 장 서론 ... 36
• 제 1 절 연구의 필요성 ... 36
• 제 2 절 국내ㆍ외 관련기술의 현황과 문제점 ... 38
• 1. 국내 기술동향 ... 38
• 2. 국외 기술동향 ... 38
• 3. 기술동향분석 ... 39
• 4. 앞으로 전망 ... 39
• 5. 기술도입의 타당성 ... 40
• 제 3 절 연구개발의 목표 및 내용 ... 41
• 1. 1차년도(2003) ... 41
• 2. 2차년도(2004) ... 41
• 3. 최종목표 ... 42
• 제 4 절 기대효과 ... 45
• 1. 기술적 측면 ... 45
• 2. 경제ㆍ산업적 측면 ... 45
• 제 5 절 활용방안 ... 46
• 제 6 절 연구진의 구성 ... 47
• 1. 연구원의 편성 ... 47
• 2. 주요 업무 내용 ... 48
• 제 2 장 FRP 리바(Fiber Reinforced Polymer Rebar) ... 49
• 제 1 절 개요 ... 49
• 제 2 절 FRP 리바의 구성 재료 ... 52
• 1. 섬유 ... 52
• 2. 폴리머 수지 (Polymer resin) ... 59
• 3. 섬유와 폴리머 수지와의 계면부착 ... 62
• 제 3 장 일반 및 하이브리드 FRP 리바 제조시스템 개발 ... 64
• 제 1 절 개요 ... 64
• 제 2 절 생산시스템 분석 ... 64
• 1. 압출성형 (pultrusion) ... 64
• 2. 필라멘트 와인딩 (filament winding process) ... 65
• 3. 브레이딩 (Braiding process) ... 66
• 제 3 절 생산시스템 개발 ... 67
• 1. 개요 ... 67
• 2. 압출 시스템 (Pultrusion system) ... 68
• 3. 브레이딩 장치 (Braiding machine) ... 73
• 4. 필라멘트 와인딩/브레이딩 시스템(Filament wining/braiding system) ... 78
• 5. 브레이딩/ 필라멘트 와인딩 섬유의 폴리머수지 함침장치 ... 78
• 6. 양생장치 (Curing system) ... 79
• 7. 압축롤러 (Puller) ... 79
• 8. Cutting 시스템 ... 81
• 제 4 절 요약 및 결론 ... 81
• 제 4 장 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 이론적 고찰 및 설계 ... 82
• 제 1 절 개요 ... 82
• 제 2 절 하이브리드 FRP 리바에 대한 이론적 고찰 ... 82
• 1. 재료 하이브리드모델 ... 83
• 2. 기하학적 하이브리드모델 ... 83
• 3. 섬유실의 배열 차이에 따른 비표면적의 영향 ... 88
• 4. 혼합법칙 (Rule of mixtures) ... 90
• 제 3 절 하이브리드 FRP 리바의 설계 ... 91
• 1. 개요 ... 91
• 2. 하이브리드 FRP 리바의 변수 결정 ... 92
• 3. 코어 FRP 리바 및 슬리브를 구성하는 섬유의 물리ㆍ역학적 특성 결정 ... 103
• 제 4 절 요약 및 결론 ... 110
• 제 5 장 하이브리드 FRP 리바의 응력-변형률 예측 모델 ... 112
• 제 1 절 개요 ... 112
• 제 2 절 기존 응력-변형률 예측 모델 ... 112
• 1. Averston과 Kelly의 모델 ... 112
• 2. Tamuzs 와 Tapfer의 모델 ... 113
• 3. Phoenix s 모델 ... 114
• 제 3 절 하이브리드 FRP 리바의 응력-변형률 예측 모델 개발 ... 117
• 제 4 절 모델과 실험결과와의 비교 분석 ... 119
• 1. 인장거동 평가 ... 119
• 2. 하이브리드 FRP 리바의 파괴 모드 ... 126
• 3. 시험 결과와 인장특성과의 비교 ... 136
• 제 5 절 요약 및 결론 ... 140
• 제 6 장 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 역학적 특성 ... 143
• 제 1 절 개요 ... 143
• 제 2 절 실험 계획 및 방법 ... 143
• 1. FRP 리바 ... 143
• 2. 실험 방법 ... 145
• 제 3 절 실험 결과 및 분석 ... 149
• 1. 물리적 특성 ... 149
• 2. 역학적 특성 ... 151
• 제 4 절 요약 및 결론 ... 160
• 제 7 장 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 내구특성 ... 162
• 제 1 절 개요 ... 162
• 제 2 절 자연적인 열화와 촉진열화의 관계 ... 163
• 제 3 절 시험 계획 및 방법 ... 164
• 1. FRP 리바 ... 164
• 2. 실험 계획 ... 164
• 3. 촉진 열화환경 ... 166
• 4. 실험 방법 ... 169
• 제 4 절 실험 결과 ... 170
• 1. 압축강도 ... 170
• 2. 전단강도(ISS) ... 190
• 3. 인장강도 ... 209
• 제 5 절 요약 및 결론 ... 231
• 제 8 장 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 수분흡수특성 및 환경영향계수 결정 ... 232
• 제 1 절 수분흡수 특성 ... 232
• 1. 개요 ... 232
• 2. 이론적 고찰 ... 232
• 3. 시험 방법 ... 236
• 4. 실험 결과 ... 237
• 제 2 절 환경 영향계수 ... 244
• 1. 개요 ... 244
• 2. 일본 토목학회 ... 244
• 3. 캐나다 고속도로 교량 설계 기준(CHBDC) ... 245
• 4. 미국 콘크리트 학회 (ACI) ... 247
• 5. BISE 및 EUROCRETE ... 249
• 6. 노르웨이 기준 ... 249
• 7. 내구성 설계 기준의 요약 ... 250
• 8. 환경 영향계수 결정 ... 251
• 제 3 절 요약 및 결론 ... 265
• 제 9 장 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 부착거동 향상을 위한 최적 표면형상 결정 ... 266
• 제 1 절 개요 ... 266
• 제 2 절 시험 계획 및 방법 ... 267
• 제 3 절 실험 방법 ... 269
• 제 4 절 실험 결과 ... 273
• 1. 압축강도 ... 273
• 2. 표면형상변화에 따른 부착강도와 Slip과의 관계 ... 274
• 3. Rib의 방향에 따른 부착강도의 영향 ... 274
• 4. Rib의 폭의 변화에 따른 부착강도의 영향 ... 274
• 5. Rib의 높이 변화에 따른 부착강도의 영향 ... 274
• 제 5 절 요약 및 결론 ... 279
• 제 10 장 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 부착거동 ... 280
• 제 1 절 개요 ... 280
• 제 2 절 실험 계획 및 방법 ... 281
• 1. 실험 계획 ... 281
• 2. 실험 방법 ... 281
• 제 3 절 시험 결과 ... 282
• 1. 압축강도 ... 282
• 2. 기준공시체 ... 282
• 3. 여러개의 PRP 리바가 한 묶음으로 배열되었을 때의 부착 특성 ... 284
• 4. 알칼리 환경 ... 287
• 5. 산환경 ... 289
• 6. 염해 환경 ... 289
• 7. 중성 환경 ... 290
• 8. 건조-습윤반복 ... 294
• 9. 장기오븐 건조 ... 294
• 10. 동결-융해 반복 ... 294
• 11. 황산염 ... 294
• 12. 융빙제 환경 ... 299
• 13. 염해ㆍ건조-습윤 반복 ... 301
• 14. 염해ㆍ동결-융해 반복 ... 301
• 15. 자외선 노출 ... 301
• 제 4 절 요약 및 결론 ... 305
• 제 11 장 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 휨거동 ... 308
• 제 1 절 개요 ... 308
• 제 2 절 FRP 리바으로 보강된 콘크리트의 해석 및 설계 이론 ... 308
• 1. FRP 리바의 설계 인장강도 ... 309
• 2. 기본가정사항 ... 310
• 3. FRP 리바으로 보강된 콘크리트 휨부재의 파괴모드 ... 310
• 4. 연성 ... 313
• 5. FRP 리바으로 보강된 콘크리트 휨부재의 강도감소계수 ... 315
• 6. 처짐 ... 316
• 7. 균열 ... 317
• 제 3 절 하중-처짐 예측 모델 ... 319
• 1. 단면 내력 산정 ... 320
• 2. 단면 모멘트 ... 322
• 3. 처짐 계산 ... 323
• 제 4 절 시험 방법 ... 325
• 1. 시험 공시체의 설계 및 제작 ... 325
• 2. 시험 공시체의 제작 ... 326
• 3. 하중재하 및 측정 방법 ... 326
• 제 5 절 실험 결과 ... 327
• 1. 압축강도 ... 327
• 2. 하중-처짐 거동 ... 328
• 3. 극한하중 및 연성 ... 331
• 4. 공칭휨모멘트, 설계휨모멘트 및 파괴 모드 ... 333
• 5. 균열발생 형태 ... 335
• 제 6 절 요약 및 결론 ... 339
• 제 12 장 목표달성도 및 관련분야의 기여도 ... 341
• 제 1 절 해외 상용 FRP 리바에 대한 물성 및 제조방법 분석 ... 341
• 제 2 절 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 설계 방법 및 응력-변형률 거동 예측 모델 개발 ... 341
• 제 3 절 원가절감형 재료의 선택 및 최적 배합비 결정 ... 342
• 제 4 절 일반 및 새로운 FRP 바의 생산시스템 개발 ... 342
• 제 5 절 개발된 일반 및 하이브리드 FRP 리바와 기존의 FRP 리바의 역학적 특성 비교 ... 343
• 제 6 절 개발된 일반 및 하이브리드 FRP 리바와 기존의 FRP 리바의 내구성능 비교 및 환경 영향계수 결정 ... 344
• 제 7 절 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 최적표면형상결정 ... 345
• 제 8 절 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 내구성 저하 환경에 노출 후 부착거동 평가 ... 345
• 제 9 절 개발된 일반 및 하이브리드 FRP 리바의 품질기준안 및 치수의 규격화 ... 346
• 제 10 절 개발된 FRP 리바 및 상용 FRP 리바로 보강된 시험체의 휨성능 평가 ... 346
• 제 13 장 연구개발결과의 활용계획 ... 348
• 제 1 절 개발된 FRP 리바의 상품화 추진 ... 348
• 제 2 절 개발된 FRP 리바의 품질관리기준 및 내구성 기준의 설계 정립 ... 349
• 제 3 절 신규 농업수리 및 일반 콘크리트 구조물의 내구성 증진을 위한 공법으로 이용 ... 350
• 제 4 절 향후 기술개발의 자료로 활용 ... 350
• 제 14 장 종합 결론 ... 351
• 제 15 장 참고문헌 ... 357
• 부록 ... 380
• 끝페이지 ... 487