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

Korea Institute for Structural Maintenance Inspection (한국구조물진단유지관리공학회)
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The Interfacial Stresses in Concrete Beam Strengthened with Carbon Fiber Sheets due to Temperature Rising

온도상승에 따른 탄소섬유시트 보강 콘크리트보의 계면응력

  • 최형석 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ;
  • 김성도 (경성대학교 건설환경공학부) ;
  • 정진환 (부산대학교 사회환경시스템공학과)
  • Received : 2008.04.16
  • Accepted : 2008.08.20
  • Published : 2008.11.30
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Abstract

Carbon fiber reinforced polymer(CFRP) can be bonded to the soffit of a concrete beam as a means of repairing and strengthening the beam. In such beams, materials, concrete and carbon fiber sheets, are different in coefficient of thermal expansion. Consequently, interfacial shear stresses can be increased and debonding failure may occur at the plate ends due to temperature rising. This paper presents a method of approximate closed-form solutions for the interfacial shear stresses and conducts a beam test to compare the numerical results. In case of temperature rising over $30^{\circ}C$, interfacial stress of 0.91MPa is occurred at the end of sheet. Therefore, using carbon fiber sheet for strengthening the concrete beam, it is necessary to consider the thermal effects and to evaluate the long time behavior of the concrete beam by temperature change.

본 논문은 탄소섬유시트로 하면을 보강한 콘크리트 보에서 온도가 상승함에 따라 서로 다른 선팽창계수를 가지는 콘크리트와 탄소섬유시트 사이에 계면전단응력이 발생함으로 부착강도 평가 시 이를 고려하여야 함을 기술하고 있다. 선형탄성거동을 가정한 계면전단응력의 이론식과 모형 보의 온도변화실험을 통하여 변형률을 측정한 결과를 비교함으로써 이론해의 적용성을 확인하였으며, 이론식으로부터 $30^{\circ}C$의 온도변화가 발생하는 경우 탄소섬유시트 부착계면에서 최대 0.91MPa의 전단응력이 발생되는 것으로 조사되었고 변화량이 $10^{\circ}C$인 경우에서도 에폭시에 의한 부착강도의 10~15%의 응력이 추가적으로 발생하는 것으로 나타났다. 그러므로 탄소섬유시트로 콘크리트 구조물을 보수, 보강하는 경우 부착강도 평가 시 온도의 영향이 고려되어야 하며, 온도변화에 따른 장기간의 거동을 평가하는 노력이 필요한 것으로 판단된다.

Keywords

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