초록 ▼

본 연구는 총 5개년에 걸쳐 수행되는 연구의 2단계로서 1단계 연구와 연계되어 연구가 진행되었다.1차년도 연구에서 FRP 부착공법의 문제점을 개선하기 위해 제시된 비부착공법에 효과적으로 활용될 수 있는 정착장치를 개발하고 이에 대한 다양한 실험을 실시하였다. 콘크리트와 FRP 복합재료 사이의 계면 부착거동을 파악하기 위해 부착파괴 거동에 영향을 미치는 다양한 변수를 도출하고 실험을 통해 부착거동 특성을 파악하며 설계식에 반영하기 위한 자료를 획득하였다. FRP 복합재료를 이용한 보강공법에 대한 설계 지침이 마련되어 있지 못하므로 보

본 연구는 총 5개년에 걸쳐 수행되는 연구의 2단계로서 1단계 연구와 연계되어 연구가 진행되었다.1차년도 연구에서 FRP 부착공법의 문제점을 개선하기 위해 제시된 비부착공법에 효과적으로 활용될 수 있는 정착장치를 개발하고 이에 대한 다양한 실험을 실시하였다. 콘크리트와 FRP 복합재료 사이의 계면 부착거동을 파악하기 위해 부착파괴 거동에 영향을 미치는 다양한 변수를 도출하고 실험을 통해 부착거동 특성을 파악하며 설계식에 반영하기 위한 자료를 획득하였다. FRP 복합재료를 이용한 보강공법에 대한 설계 지침이 마련되어 있지 못하므로 보강설계시 애로사항이 발생되고 있는 실정이다. 이를 위해 본 연구에서는 미국, 유럽, 일본, 캐나다 등 기술선진국에서 최근 발간된 관련 설계지침을 분석하고, 국내외에서 연구된 다양한 해석 및 실험 연구결과들을 바탕으로 FRP 복합재료 보강설계시 고려해야 할 사항들에 대해 제안하고, 통계식 등을 개발하였다. 국내에서 PSC 보의 보강은 거의 대부분 외부 긴장공법이 적용되고 있지만 이에 대한 연구가 전무하므로 PSC 보의 보강기술에 대한 기초연구로서 실내실험을 통해 외부 긴장공법의 유효성을 확인하고 외부 긴장된 PSC 보의 거동을 추적할 수 있는 유한요소해석 프로그램을 개발하였다. 보강된 구조물의 성능향상을 효과적으로 파악하기 위해 본 연구에서는 부재의 동적특성으로부터 부재의 특성을 파악하는 5I(5ystern Identification) 기법을 활용하여 신속하고 효과적으로 보강성능을 평가할 수 있는 가능성을 확인하였다.

Abstract ▼

This is the second stage of total 5 year research project which has been started in 2002. The anchorage systems which will be effectively used for un-bonded strengthening methods have been developed and tested. Many parameters which will affect the bond behavior between FRP composites and concrete h

This is the second stage of total 5 year research project which has been started in 2002. The anchorage systems which will be effectively used for un-bonded strengthening methods have been developed and tested. Many parameters which will affect the bond behavior between FRP composites and concrete have been derived and tested to investigate its behaviour. This will not only help to make clear the failure mechanism of the bond, but also will be used in design manual. Design manuals which have been published recently in USA, Europe, Japan, Canada have been analyzed to propose the domestic design guideline. Some interesting design formulas have been developed from the statistical analysis of the existing research results. Since there are few research results of the strengthening methods for prestressed concrete bridges in our country, experimental research for PSC beams with external prestressing tendon have been performed to investigate the effectiveness of this strengthening method. The finite element prograrn which can analyze the ultimate behaviour of the PSC beams strengthened with external prestressing tendon have been developed. SI(System Identification) technique has also been studied in order to evaluate the state of bridges before and after rehabilitation.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• EXECUTIVE SUMMARY ... 4
• 목차 ... 6
• CONTENTS ... 11
• 표목차 ... 16
• 그림목차 ... 23
• 1. 서론 ... 45
• 1.1 연구개발의 필요성 ... 45
• 1.2 국내 및 국외의 관련기술 기술동향 ... 50
• 1.2.1 국내 기술동향 ... 50
• 1.2.2 국외 기술동향 ... 55
• 1.3 연구개발 ... 63
• 1.3.1 연구개발 최종목표 ... 63
• 1.3.2 연구개발 내용 ... 64
• 1.3.3 당해년도 연구개발 목표 및 내용 ... 66
• 2. 보강성능 및 효율 향상을 위한 상세 개발 ... 69
• 2.1 연구 개요 ... 69
• 2.2 2D FEM을 이용한 쐐기형 정착장치의 매개변수 해석 ... 69
• 2.2.1 개요 ... 69
• 2.2.2 쐐기의 각에 따른 매개변수 해석 ... 73
• 2.2.3 가이드-쐐기 마찰계수에 따른 매개변수 해석 ... 75
• 2.2.4 쐐기-FRP 마찰계수에 따른 매개변수 해석 ... 76
• 2.2.5 해석 결과 요약 ... 78
• 2.3 정착구 제작 ... 78
• 2.3.1 정착구 형식 및 사용재료 ... 78
• 2.3.2 실험변수 ... 79
• 2.4 정착구의 성능실험 ... 81
• 2.5 정착구 실험결과 분석 ... 81
• 2.5.1 몰드형 정착구 실험결과 ... 81
• 2.5.2 쐐기형 정착구 실험결과 ... 86
• 2.6 3D 유한요소 해석과 실험 결과와의 비교 ... 93
• 2.6.1 개요 ... 93
• 2.6.2 해석 결과 및 분석 ... 93
• 3. 보강설계 및 보강성능 향상을 위한 거동 특성 실험 ... 95
• 3.1 실험 배경 및 목적 ... 95
• 3.2 실험체의 제작 ... 96
• 3.2.1 성능검증 실험용 철근콘크리트 보 제작 ... 96
• 3.2.2 탄소섬유쉬트 및 탄소판 보강 ... 97
• 3.2.3 사용재료의 물성 ... 98
• 3.3 실험 계획 및 실험 준비 ... 99
• 3.3.1 실험변수 설정 ... 99
• 3.3.2 재하 및 측정 계획 ... 103
• 3.4 휨실험 결과의 분석 ... 104
• 3.4.1 파괴모드 ... 104
• 3.4.2 보강 실험체의 하중-변위 관계 및 보강효과 ... 105
• 3.4.3 단면에서의 변형률 분포 ... 116
• 3.4.4 인장철근 및 FRP 복합재료의 변형률 분포 ... 128
• 3.5 단부정착에 의한 보강성능 향상의 검증 실험 ... 141
• 3.5.1 개요 ... 141
• 3.5.2 실험 변수 및 보강 실험체 제원 ... 141
• 3.5.3 단부정착 실험체의 파괴모드 ... 143
• 3.5.4 단부정착 변수별 하중-변위 관계 및 보강효과 ... 144
• 3.6 프리스트레스 도입에 의한 보강성능의 향상 ... 147
• 3.6.1 개요 ... 147
• 3.6.2 실험 변수 및 초기 긴장력 도입 ... 148
• 3.6.3 실험 결과의 분석 ... 148
• 3.7 소결 ... 151
• 4. 철근콘크리트 보의 보강설계 ... 153
• 4.1 개요 ... 153
• 4.2 휨보강 설계 ... 153
• 4.2.1 휨보강 설계의 요소기술 ... 153
• 4.2.2 재료계수 및 추가강도감소계수 ... 155
• 4.2.3 부착파괴의 고려 ... 160
• 4.2.4 보강량에 따른 파괴모드 검토 ... 169
• 4.3 전단보강 설계 ... 172
• 4.3.1 보강형태 ... 173
• 4.3.2 전단보강량 산정 ... 174
• 4.3.3 유효변형률 산정 ... 175
• 4.3.4 부착감소계수 ku ... 176
• 4.3.5 보강 제한 ... 177
• 4.4 실험 데이터 DB 구축 ... 177
• 4.4.1 실험데이터의 주요 변수 및 파괴모드 ... 182
• 4.4.2 주요 변수와 보강성능과의 상관관계 ... 184
• 4.5 휨 보강 설계식의 제안 ... 188
• 4.5.1 개요 ... 188
• 4.5.2 기존 보강 설계식의 분석 ... 189
• 4.5.3 통계적 기법에 의한 휨강도 설계식 제안 ... 192
• 4.5.4 변형률 분포에 따른 휨강도 설계식 제안 ... 197
• 4.6 철근콘크리트 보의 보강설계지침 ... 209
• 4.6.1 개요 ... 209
• 4.6.2 설계가정 ... 210
• 4.6.3 보강 전 잔류 변형률의 산정 ... 210
• 4.6.4 최대 보강량 및 균형 보강량의 산정 ... 211
• 4.6.5 공칭강도의 산정 ... 215
• 4.6.6 부착파괴의 검토 ... 217
• 4.7 소결 ... 220
• 5. 보강된 PSC 보의 거동 특성 분석 ... 221
• 5.1 개요 ... 221
• 5.1.1 연구 배경 및 목적 ... 221
• 5.1.2 외부 프리스트레싱 보강공법 ... 222
• 5.2 보강된 PSC 보의 거동 특성 분석을 위한 실험 ... 224
• 5.2.1 실험 개요 ... 224
• 5.2.2 실험체 설계 ... 224
• 5.2.3 실험 변수 및 보강 설계 ... 231
• 5.2.4 가력 및 측정계획 ... 234
• 5.2.5 실험 결과 분석 ... 235
• 5.3 외부 프리스트레싱으로 보강된 PSC보의 비선형해석 프로그램 개발 ... 257
• 5.3.1 연구개요 ... 257
• 5.3.2 재료모델 ... 258
• 5.3.3 구조해석 이론 ... 267
• 5.3.4 외부 비부착 강선(External Unbonded Tendon) ... 286
• 5.4 개발된 프로그램의 검증 ... 300
• 5.4.1 기존 해석결과와의 비교 ... 300
• 5.4.2 실험 결과와의 비교 ... 304
• 5.4.3 외부 비부착 강선을 가지는 PSC 보의 매개변수 분석 ... 312
• 5.5 소결 ... 327
• 6. SI 기법에 의한 보강된 RC 보의 성능향상 평가 ... 329
• 6.1 서론 ... 329
• 6.1.1 연구배정 ... 329
• 6.1.2 연구동향 ... 330
• 6.1.3 연구내용 및 범위 ... 332
• 6.2 SI 기법 ... 334
• 6.2.1 주파수영역 SI 기법 ... 334
• 6.2.2 시간영역 SI 기법 ... 338
• 6.3 수치 해석 예제 ... 356
• 6.3.1 주파수영역 SI 기법의 적용 ... 356
• 6.3.2 시간영역 SI 기법의 적용 ... 371
• 6.4 실험 예제 ... 381
• 6.4.1 실험 모형 및 계측 ... 381
• 6.4.2 실험 데이터 분석 ... 389
• 6.4.3 주파수영역 SI 기법의 적용 ... 396
• 6.4.4 시간 영역 SI ... 406
• 6.5 소결 ... 420
• 7. 결론 ... 423
• 참고문헌 ... 431
• 서지자료 ... 451
• BIBLIOGRAPHIC DATA ... 452
• 끝페이지 ... 453