대한토목학회논문집 (KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research)

  • 제28권3A호
  • /
  • Pages.349-356
  • /
  • 2008
  • /
  • 1015-6348(pISSN)
  • /
  • 2799-9629(eISSN)
대한토목학회 (Korean Society of Civil Engeneers)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

탄소섬유보강재로 표면매립 보강된 철근콘크리트보의 파괴모드 예측

Prediction of Failure Modes for Reinforced Concrete Beams Strengthened with NSM CFRP Reinforcement

  • 정우태 (한국건설기술연구원 구조시스템연구실) ;
  • 박종섭 (한국건설기술연구원 구조시스템연구실) ;
  • 박영환 (한국건설기술연구원 구조시스템연구실)
  • 투고 : 2007.11.19
  • 심사 : 2008.04.12
  • 발행 : 2008.05.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

FRP 보강재는 기존 구조물의 보수 및 보강뿐만 아니라 신설구조물의 철근을 대체할 재료로 최근에 광범위하게 사용되고 있다. 외부에 부착되는 FRP 쉬트 및 판은 콘크리트 보와 슬래브의 휨 및 전단보강을 목적으로 사용되는 가장 일반적인 기술이지만 많은 경우에 있어서 외부에 부착된 FRP 쉬트 및 판이 파괴되기 전에 FRP와 콘크리트 계면에서 부착파괴와 같은 조기파괴가 발생하는 문제점이 대두되어 표면매립공법이 도입되었다. 본 연구에서는 표면매립공법으로 보강된 RC보의 거동 특성 및 보강성능을 파악하기 위해 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 표면부착공법과 표면매립공법의 성능을 비교하고 탄소판 및 탄소로드의 매립 개수를 변수로 하여 보강성능을 고찰하였다. 또한 파괴모드 예측을 위해 해석모델을 제안하였다.

Recently FRP (Fiber Reinforcement Polymer) is widely used for the strengthening of damaged RC beams. Although many tests were carried out to verify flexural capacity of RC beams strengthened with FRP sheet or plate, the behavior of strengthened RC beams has not yet clearly verified. To investigate the strengthening efficiency of the Near Surface Mounted Reinforcement (NSMR) technique experimentally and analytically, a total of 7 specimens have been tested. The experimental results revealed that specimens strengthened with NSMR improved the flexural capacity of RC beams. Also, while the NSMR specimens utilized CFRP reinforcement efficiently compared to the EBR (Externally Bonded Reinforcement) specimen, the NSMR specimens still have debonding failure between epoxy and concrete interface. This study has proposed the model to predict failure modes and failure loads. Good agreement was obtained between the predicted and the experimental results.

키워드

참고문헌

  1. 박영환 등(2001) 콘크리트 교량의 보수보강재료품질기준 및 공법 평가기준개발 연구보고서, 한국건설기술연구원
  2. 박영환 등(2005) 노후교량의 성능향상 기술 개발, 연구보고서, 한국건설기술연구원
  3. 박칠림, 황진석, 박형철, 백명종(1997) 탄소섬유쉬트로 보강된 철근콘크리트보의 부착파괴거동에 관한 실험적 연구, 콘크리트학회 논문집, 한국콘크리트학회, 제9권 6호, pp. 157-164
  4. 홍상균, 박기철, 정헌수(1996) 보강재를 사용한 철근 콘크리트보의 내력보강에 관한 실험적 연구, 1996년도 가을 학술발표회 논문집, 한국콘크리트학회, pp. 495-500
  5. 이차돈, 정상모, 원종필, 이승환(2003) 부분 비부착 NSM Hybrid FRP 보강근에 의한 철근콘크리트보의 연성보강, 콘크리트학회 논문집, 한국콘크리트학회, Vol. 15, No. 1, pp. 143-153
  6. 정상모, 이차돈, 원종필, 황윤국, 김정호(2003) FRP보강근을 이용한 표면매립 및 단면확대공법의 실험적 성능평가, 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집, 한국콘크리트학회, Vol. 15, No. 1
  7. 하기주 등(2002) 매입형 역사다리꼴 탄소섬유막대 및 표면 요철형 탄소섬유 보강판을 이용한 구조물 보강공법, 신기술 제 351호, 한보엔지니어링
  8. 황금식, 박찬기, 원종필(2005) FRP ROD를 이용한 표면매립 및 단면 확대 복합 보수.보강 공법, 한국복합재료학회지, 한국복합재료학회, Vol. 18, No. 4
  9. EI-Hacha, R. (2004) Effectiveness of Near Surface Mounted FRP Reinforcement for Flexural Strengthening of Reinforced Concrete Beams, Advanced Composite Materials in Bridges and Structures 4th International Conference
  10. Nordin, H., Tljsten, B., and Carolin, A. (2001) Concrete Beams Strengthened with Near Surface Mounted CFRP Laminates, Proceedings of the 5th International conference on fibre-reinforced plasctics for reinforced concrete structures (FRPRCS-5), Cambridge, UK, pp. 107-116
  11. Lorenzis, Nanni, De and La Tegola, A. (2000) Flexural and Shear Strengthening of Reonforced Concrete Structures with Near Surface Mounted FRP Rods, Proceeding 3rd Inter. Conf. on Advanced Composite Materials in Bridges and Structures, Ottawa, Canada
  12. Tan, K.Y., Tumialan, G., and Nanni, A. (2003) Evaluation of Externally Bonded CFRP Systems for the Strengthening of RC Slabs, Proceedings of the 6th International Symposium on FRP Reinforcement for Concrete Structures (FRPRCS-6), Singapore, pp. 417-426
  13. Malek, A., Saadatmanesh, H., and Ehsani, M. (1998) Prediction of failure load of RC beams strengthened with FRP plate due to stress concentration at the plate end, ACI Struct. J., Vol. 95, No. 1, pp. 142-152
  14. Hassan, T. and Rizkalla, S. (2003) Investigation of bond in concrete structures strengthened with near surface mounted carbon fiber reinforced polymer strips, J. of Composite for Construction, Vol. 7, No. 3, pp. 248-257 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2003)7:3(248)
  15. Jung, W.T., Pak, Y.H., and Park, J.S. (2006) An experimental study on flexural behavior of RC beams strengthened with NSM reinforcement, Proceedings of the tenth east asia-pacific conference on structural engineering & construction (EASEC-10), Bangkok, Thailand, pp. 63-68
  16. Kang, J.Y., Park, Y.H., Park, J.S., You, Y.J., and Jung, W.T. (2005) Analytical evaluation of RC beams strengthened with near surface mounted CFRP laminates, Proceedings of the 7th International Symposium on FRP Reinforcement for Concrete Structures (FRPRCS-7), Kansas city, USA, pp. 417-426
  17. Hassan, T. and Rizkalla, S. (2002) Bond Mechanisms of Near Surface Mounted FRP Bars and Strips for Flexural Strengthening of Concrete Structures, Proceeding of the First International Conference on Structural Health Monitoring of Innovative Civil Engineering Structures, Winnipeg, Manitoba, Canada, Sept, CD-ROM
  18. Bonaldo, E., Barros, J.A.O., and Lourenco, P.B. (2007) Influence of the Spacing between NSM-CFRP Laminates on the Flexural Strengthening Efficiency of RC Slabs, Proceedings of the 8th International Symposium on FRP Reinforcement for Concrete Structures (FRPRCS-8), Patras, Greece
  19. Committee Euro-International du Beton (CEB-PIP), CEB-FIP Model Code 1990, Thomas Telford, London, 1993