Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Prediction of the Long-Term Deflection of RC Beams Externally Bonded with CFRP and GFRP

CFRP와 GFRP로 외부 부착된 철근콘크리트보의 장기 처짐 예측

  • Kim, Sung-Hu (Dept. of Civil and Environmental Engineering System, Sungkyunkwan University) ;
  • Kim, Kwang-Soo (Dept. of Civil and Environmental Engineering System, Sungkyunkwan University) ;
  • Han, Kyoung-Bong (Dept. of Civil and Environmental Engineering System, Sungkyunkwan University) ;
  • Song, Seul-Ki (Dept. of Civil and Environmental Engineering System, Sungkyunkwan University) ;
  • Park, Sun-Kyu (Dept. of Civil and Environmental Engineering System, Sungkyunkwan University)
  • 김성후 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ;
  • 김광수 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ;
  • 한경봉 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ;
  • 송슬기 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ;
  • 박선규 (성균관대학교 건설환경시스템공학과)
  • Published : 2008.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

For RC structures, long-term deformation occurs due to the inherent characteristics, which are creep and shrinkage. In terms of serviceability, it is important to limit deflection caused by the deformation to the allowable deflection. In the recent years, various repair and strengthening methods have been used to improve performance of the existing RC structures. One of the typical methods is FRP externally bonded method (EBR). Fiber reinforced polymer (FRP) has been used worldwide as repair and strengthening materials due to its superior properties. Besides, it has to offer improved strengthening performance not only under instantaneous load but sustained load. Therefore, accurate prediction method of deflection for the RC members externally bonded with FRP under sustained load is required. In this paper, three beams were fabricated. Two beams were externally strengthened with one of CFRP plate and GFRP plate respectively. Total three beams were superimposed under sustained load of 25 kN. During 470 days, deflections at midspan were obtained. Moreover, creep coefficients and shrinkage strains were calculated by using ACI-209 code and CEB-FIP code. In order to predict the deflection of the beams, EMM, AEMM, Branson's method and Mayer's method were used. Through the experiment, it was found that the specimen with CFRP plate has the most flexural capacity and Mayer's method is the most precise method to predict total long-term deflections.

철근콘크리트 구조물은 일반적으로 재료적 특성에 따른 크리프 및 건조수축으로 인하여 장기변형이 발생하며, 이러한 변형으로 인한 구조물의 처짐을 허용 한계 이하로 유지시키는 것이 사용성 확보 측면에서 중요하다 할 수 있다. 노후된 RC보의 성능 개선을 위하여 다양항 보수 보강 방법이 사용되고 있으며 이중 대표적인 방법으로 FRP 외부부착 공법이 있다. 재료적인 성질이 우수한 FRP는 RC구조물의 보강 재료로써 현재 널리 사용되고 있으며, 일시적인 하중 뿐만 아니라 지속 하중 하에서도 향상된 보강 성능을 제공해야 한다. 따라서 FRP가 외부 부착된 RC 부재에 지속 하중이 작용할 때 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 영향으로 인한 시간 의존적 장기 거동을 정확히 예측하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐 예측을 위해서, CFRP와 GFRP로 보강된 실험체를 제작하고, 25 kN의 지속하중을 470일간 가하여 시간 변화에 따른 처짐을 측정하였다. 또한, 이러한 처짐의 예측을 위하여 ACI-209 code 및 CEB-FIP code에 근거하여 크리프계수와 건조수축변형률을 산정하였으며, EMM과 AEMM을 사용한 ACI-318기준, Branson's method 그리고, Mayer's method를 사용하여 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐을 예측하였다. 실험 결과, CFRP보 보강된 실험체가 가장 높은 장기 사용성을 보였으며, Mayer's method가 장기처짐에 대한 실험값을 가장 근사하게 예측한다는 것을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. Ghali A., Farve R. Concrete Structures : Stresses and Deformations, Chapman and Hall, London, 1986
  2. Tan K. H. and Saha M. K., 'Long-Term Deflections of Reinforced Concrete Beams Externally Bonded with FRP System,' Journal of Composites for Construction, ASCE, Vol. 10, No. 6, 2006, pp. 474-482 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2006)10:6(474)
  3. Gilbert R. F., 'Deflection Calculation for Reinforced Concrete Structures-Why We Sometimes Get It Wrong,' ACI Journal, Vol. 96, No. 6, 1999, pp. 1027-1032
  4. 김진율, 김광수, 박선규, 이영재, 'CFRP가 보강된 철근 콘크리트 보의 거동과 연성,' 콘크리트학회 논문집, 19 권, 2호, 2007, pp. 225-231 https://doi.org/10.4334/JKCI.2007.19.2.225
  5. 김광수, 김진율, 김성후, 박선규, 'CFRP 플레이트로 보강된 철근콘크리트 보의 정적 및 피로 거동 특성,' 한국구조물진단학회, 12권, 4호, 2008, pp. 141-148
  6. 지상규, 윤현도, 김선우, 이언영, '순환골재를 사용한 철근콘크리트 보의 장기 처짐 특성 및 평가,' 콘크리트학회 논문집, 20권, 1호, 2008, pp. 43-50 https://doi.org/10.4334/JKCI.2008.20.1.043
  7. CEB-FIP Model Code, Comietee Euro-International Du Beton, 1990
  8. ACI Committee 209R, Prediction of Creep, Shrinkage and Temperature Effect in Concrete Structures, American Concrete Institute, Detroit, Michigan, 1992
  9. ACI Committee 318, Building Code Requirements for Reinforced Concrete and Commentary, American Concrete Institute, Detroit, Michigan, 2002
  10. Neville A. M., Dilger W. H., and Brooks J. J., Creep of Plain and Structural Concrete, Construction Press, London and New York, 1983
  11. Bazant Z. P., 'Prediction of Concrete Creep Effects Using Age-Adjusted Effective Modulus Method,' ACI Journal, Vol. 69, No. 4, 1972, pp. 212-217
  12. Branson D. E., Deformation of Concrete Structures, McGraw- Hill Book Co., New York, 1977
  13. Mayer, H., 'Dei Berechnung der Durchbiegung von Stahlbeton- Bauteilen,' Deutscher Ausschuss Fur Stahlbeton, No. 194, 1976
  14. KS F 2405, 콘크리트의 압축강도 시험 방법, 한국표준협회, 2005

Cited by

  1. Combined Effects of Sustained Load and Temperature on Pull-off Strength and Creep Response between CFRP Sheet and Concrete Using Digital Image Processing vol.28, pp.5, 2016, https://doi.org/10.4334/JKCI.2016.28.5.535
  2. Flexural Characteristics of Reinforced Polymer Concrete T-Beams Strengthened with GFRP vol.24, pp.5, 2012, https://doi.org/10.4334/JKCI.2012.24.5.585