Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection (한국구조물진단유지관리공학회 논문집)

Korea Institute for Structural Maintenance Inspection (한국구조물진단유지관리공학회)
권호 표지

Analysis of RC Beams Strengthened with Fiber Sheets

섬유시트로 보강된 RC 보의 해석기법 연구

  • 김성도 (경성대학교 건설환경공학부)
  • Received : 2006.08.16
  • Published : 2006.11.30
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Abstract

This paper presents a nonlinear analysis method for the reinforced concrete beams strengthened by the external bonding of high strength, lightweight fiber sheets on the tension face of the beams. The method is based on the results of experimental studies. The experimental study involved tensile tests of 120 specimens to evaluate the tensile properties of fiber sheets(carbon, glass, and aramid fiber) and bending tests of 75 beams strengthened with various types of fiber sheets to evaluate the flexural capacities. Based on these experimental results, reasonable rupture strains of the fiber sheets were estimated. The nonlinear flexural analysis considered nonlinear flexural stresses as compressive and tensile stresses of concrete, load-deflection curves, and rupture strains of fiber sheets. The nonlinear flexural analysis accurately predicts the load-deflection response and the flexural behavior of the retrofitted beams.

본 논문에서는 철근 콘크리트보의 인장면에 고강도이며 경량인 섬유시트를 외부 부착한 보강보의 휨 실험결과를 바탕으로 섬유시트로 보강된 RC 휨부재의 비선형 해석 기법을 제시한다. 섬유시트의 인장성능을 측정하기 위하여 총 120개의 섬유시트 인장시험편을 제작하여 시험하였으며, 섬유시트 보강 RC보의 여러 가지 보강특성 및 섬유시트의 적절한 파단변형률을 평가하기 위한 실험적 연구를 위해 75개의 비교적 큰 규모의 보를 시험하였다. 콘크리트의 비선형 압축 분포 및 인장성능을 고려한 비선형 단면 해석과정을 전개하였으며, 이러한 비선형 해석기법이 섬유시트 보강 RC보의 하중-변위 응답 및 휨거동 특성을 정확하게 예측함을 확인하였다.

Keywords

References

  1. 박대효, 부준성, "밑면 및 옆면 섬유시트로 보강된 철근콘크리트 보의 휨 해석", 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제22권, 제5-A호, 2002, pp. 1045-1057.
  2. 시설안전기술공단, "콘크리트 교량의 보수.보강방법의 표준화", 1999.12.
  3. 심종성, 배인환, "강판 및 탄소섬유로 보강된 철근콘크리트보에 대한 해석적 연구", 콘크리트학회지, 제9권, 제6호, 1997, pp.129-137.
  4. 홍건호, 신영수, "RC 구조물에 적용된 부착식 휨보강공법의 보강성능 평가", 한국콘크리트학회논문집, 제15권, 제1호, 2003, pp. 78-86. https://doi.org/10.4334/JKCI.2003.15.1.078
  5. 한국건설기술연구원, "건축구조물 보수.보강공법의 성능평가에 관한 연구", 99 산학연 공동연구 개발사업 최종보고서, R&D/99-건축07, 2001.11.
  6. 한국산업규격, "유리섬유 강화 플라스틱의 인장시험 방법", KS F 2241, 1994.
  7. Triantafillou, T. C., "Shear Strengthening of Reinforced Concrete Beams Using Epoxy-Bonded FRP Composites", ACI Structural Journal, Vol. 95, No. 2, 1998, pp.107-115.
  8. ACI Committee 440, "Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures", American Concrete Institute, ACI 440.2R-02, 2002
  9. Almusallam, T. H., Al-Salloum, Y. A., "Ultimate Strength Prediction for RC Beams Externally Strengthened by Composite Materials", Composites : Part B 32, 2001, pp609-619.
  10. El-Mihilmy, M. T. and Tedesco, J. W., "Analysis of Reinforced Concrete Beams Strengthened with FRP Laminates", Journal of Structural Engineering, Vol. 126, No. 6, 2000, pp. 684-691. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2000)126:6(684)
  11. GangaRao, H. V. S., Vijay, P. V., "Bending Behavior of Concrete Beams Wrapped with Carbon Fabric", Journal of Structural Engineering, Vol. 124, No.1, Jan. 1998, pp3-10. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1998)124:1(3)
  12. Gopalaratnam, V. S. and Shah, S. P., "Softening Response of Plain Concrete in Direct Tension", ACI Journal, Vol. 82, No. 3, 1985, pp. 310-323.
  13. Hollaway, L. C. and Mays, G. C., "Strengthening of Reinforced Concrete Structures", Edited by Hollaway, L. C. and Leeming M. B., CRC Press, 1999, pp. 327.
  14. Ross, C. A., Jerome, D. M., Tedesco, J. W., and Hughes, M. L., "Strengthening of Reinforced Concrete Beams with Externally Bonded Composite Laminates", ACI Structural Journal, Vol. 96, No. 2, 1999, pp. 212-220.
  15. Shah, S. P., Fafitis, A., and Arnold, R., "Cyclic Loading of Spirally Reinforced Concrete", Journal of Structural Engineering, Vol. 109, No. 7, 1983, pp. 1695-1710. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1983)109:7(1695)
  16. (社)日本建築硏究振興協會, "炭素sheet補强工事の材料と工法", 1997.7.