Flexural Behavior of RC Beams Strengthened with CFRP Plate Using Multi-directional Channel-type Anchorage System

다방향 채널형 단부정착장치를 이용한 CFRP판 보강 RC 보의 휨거동

  • Received : 2007.10.01
  • Published : 2008.03.30

Abstract

The aim of this paper is to clarify the structural performance of RC beams strengthened with Carbon Fibre Reinforced Polymer(CFRP) plates using channel-type anchorage system. Twelve RC beams were specifically designed without and with a channel-type anchorage system, which was carefully detailed to enhance the benefits of the strengthening plates. All the twelve beams were identical in terms of their geometry but varied in their internal reinforcement, concrete strength. All the beams were tested under four point bending and extensively instrumented to monitor strains, cracking, load capacity and failure modes. The structural response of all the twelve beams is then critically analyzed in terms of deformability, strength and failure processes. It is shown that with a channel-type anchorage system, a brittle debonding failure of a strengthened beam can be transformed to an almost ductile failure with well-defined enhancement of structural performance in terms of both deformation and strength.

본 논문의 목적은 채널형 단부정착장치를 사용하여 CFRP판으로 보강한 철근콘크리트 보의 구조적 거동을 평가하는 것이다. 총 12개의 시험체를 제작하였으며, 이 중에는 보강판의 효율성을 높이기 위해 채널형 단부정착장치를 사용한 시험체와 사용하지 않은 시험체가 있다. 모든 시험체의 단면 크기는 동일하며, 주철근량과 콘크리트의 강도를 변화시켰다. 하중재하는 모든 시험체에서 4점 휨시험으로 진행되었으며, 각 재료의 변형률, 균열, 하중, 및 파괴모드가 시험 중에 측정되었다. 모든 시험체의 시험결과는 변형, 강도, 그리고 파괴모드 측면으로 분석되었다. 실험결과에 대한 분석를 통해서 채널형 단부정착장치를 사용한 RC보는 그 파괴모드가 급작스런 부착파괴에서 변형이나 강도적 측면에서 구조적 성능이 매우 향상된 연성적 파괴모드로 전환되는 것을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 김태우, "FRP보강 RC보의 조기파괴기준", 한국콘크리트학회 가을학술발표회 논문집, 제17권 2호, 한국콘크리트학회, 2005. 11, pp. 137-144
  2. 김형진, 홍기남, 한상훈, "CFRP판을 단부정착한 RC보의 휨성능 개선에 관한 실험적 연구", 한국구조물진단학회, 제10권 4호, 2006. 7, pp. 167-174
  3. 박상렬, "부착길이와 복부정착이 CFRP판으로 보강된 RC보의 휨 보강효과에 미치는 영향", 콘크리트학회논문집, 제14권 5호, 2002. 10, pp. 645-651
  4. 박상렬, 김태우, "CFRP판으로 부착된 R.C 보의 복부정착 형태에 따른 보강효과", 대한토목학회논문집, 제23권 64호, 2003. 11, pp. 1113-1121
  5. 박종섭, 정우태, 유영준, 박영환, "탄소섬유쉬트에 의해 휨보강된 RC보의 휨거동 추정", 콘크리트학회 논문집, 제17권 2호, 2005. 4, pp. 213-220
  6. 심종성, 문도영, 박철우, 박성재, 최광민, "CFRP로 성능향상된 철근콘크리트 보의 Rip-off 파괴메카니즘 고찰", 콘크리트학회논문집, 제17권 6호, 2005. 12, pp. 993-1000
  7. 우상균, 홍기남, 한상훈, 송영철, "CFRP판으로 프리스트레싱 보강된 RC 보의 휨강도 해석", 한국구조물진단학회, 제11권 제1호, 2007. 1, pp. 181-192
  8. Garden, H. N., and Hollaway, L, C., "An Experimental Study of the Failure Modes of Reinforced Concrete Beams Strengthened with Prestressed Carbon Composite Plates", Composites Part B. Vol. 29, 1998, pp.411-424 https://doi.org/10.1016/S1359-8368(97)00043-7
  9. Triantafllou, T. C., Deskovic, N., and Deuring, M., "Strengthening of Concrete Structures with Prestressed Fiber Reinforced Plastic Sheets", ACI Structural Journal, Vol. 89, No. 3, 1992, pp. 235-244