DOI QR코드

DOI QR Code

Experimental Study on Bond Behavior of Retrofit Materials by Bond-Shear Test

부착전단 실험에 의한 보강재료의 부착거동 실험 연구

  • Ha, Ju-Hyung (Dept. of Civil and Environmental System Engineering, Yonsei University) ;
  • Yi, Na-Hyun (Dept. of Civil and Environmental System Engineering, Yonsei University) ;
  • Cho, Yun-Gu (Material Division, Hyundai Institute of Construction Technology) ;
  • Kim, Jang-Ho Jay (Dept. of Civil and Environmental System Engineering, Yonsei University)
  • 하주형 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 이나현 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 조윤구 (현대건설기술연구소 재료팀) ;
  • 김장호 (연세대학교 사회환경시스템공학부)
  • Received : 2011.09.02
  • Accepted : 2012.02.02
  • Published : 2012.02.29

Abstract

A variety of retrofit material such as CFRP, GFRP, and PolyUrea have been developed for strengthening RC structures and infrastructures. From previously reported research results, the capacity of strengthened concrete structures was dictated by the behavior of the interface between retrofit material and concrete. In this study, bond-shear test was carried out to estimate the bond behavior between retrofit material and concrete using a newly developed test grip. The test results of load and slip relation and energy absorption capacity of each retrofit material were obtained. These test results will provide basic information for retrofit material selection to achieve target retrofit performance.

최근에 콘크리트 구조물의 보강에 섬유복합재(FRP), 폴리우레아(PolyUrea), 그리고 이들을 함께 적층하여 사용하는 다중혼합 보강재료를 사용한 외부 보강공법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 외부부착에 의한 보강공법들은 콘크리트와 보강재료 사이의 경계면 거동이 전체 보강된 구조물의 성능을 좌우하게 된다. 그러므로, 이 연구에서는 보강재료의 종류와 보강순서에 따른 콘크리트와 보강재료 사이의 부착전단 거동을 실험적으로 평가하였다. 부착전단 실험을 위하여 콘크리트 부재에 탄소섬유복합재(CFRP), 폴리우레아(PolyUrea, PU), 탄소섬유복합재 보강 후 폴리우레아(CPU), 폴리우레아 보강 후 탄소섬유복합재(PUC)의 보강재료로 부착하였으며, 콘크리트와 보강재료의 부착전단력 이외 발생할 수 있는 하중발생을 최소화하기 위하여 부착전단 시편고정장치를 개발하여 실험을 수행하였다. 이 실험 결과를 통해 탄소섬유복합재와 폴리우레아를 혼합한 복합재료가 높은 부착전단강도와 에너지 흡수성능이 뛰어남을 검증하였다.

Keywords

References

  1. 김성배, 김장호, 남진원, 강석화, 변근주, "탄소섬유시트로 보강된 콘크리트보의 경계면 부착-슬립모델," 콘크리트학회 논문집, 20권, 4호, 2008, pp. 477-488. https://doi.org/10.4334/JKCI.2008.20.4.477
  2. 김성배, 김장호, 최홍식, 허권, "RC 구조물 보강을 위한 고성능 폴리우레아의 개발 및 적용성 평가," 대한토목학회논문집, 30권, 2A호, 2010, pp. 169-176.
  3. 양동석, 고병순, 박선규, 유영찬, "콘크리트와 탄소섬유판 계면의 본드-슬립모델 산정," 한국콘크리트학회 가을 학술대회 논문집, 17권, 2호, 2004, pp. 635-638.
  4. 오상근, 김수련, 이성일, "뿜칠형 초속경화 폴리우레아수지 도막방수재의 성능평가에 관한 연구," 한국건축시공학회지, 2권, 1호, 2002, pp. 131-138. https://doi.org/10.5345/JKIC.2002.2.1.131
  5. 윤혜선, 이정미, 이진용, 최동욱, 김길희, "철근콘크리트 부재 보강용 유사연성 FRP 하이브리드 시트의 부착 특성," 콘크리트학회 논문집, 21권, 1호, 2009, pp. 47-53. https://doi.org/10.4334/JKCI.2009.21.1.047
  6. 하주형, 이나현, 김성배, 최종권, 김장호, "철근콘크리트 패널의 FRP 보강에 의한 방폭성능 향상에 관한 실험 연구," 콘크리트학회 논문집, 22권, 1호, 2010, pp. 93-102. https://doi.org/10.4334/JKCI.2010.22.1.093
  7. ACI Report 440R, State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Plastic Reinforcement for Concrete Structure, Reported by ACI Committee 440, Detroit, MI, USA, 1996.
  8. Chen, J. F. and Teng, J. G., "Anchorage Strength Models for FRP and Steel Plates Bonded to Concrete," ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 127, No. 1, 2001, pp. 784-791. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2001)127:7(784)
  9. Chen, Z. F. and Wan, L. L., "Evaluation of CFRP, GFRP, and BFRP Material Systems for the Strengthening of RC Slabs," Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 27, No. 12, 2008, pp. 1233-1243. https://doi.org/10.1177/0731684407084122
  10. Davidson, J. S., Porter, J. R., Dinan, R. J, Hammons, M. I., and Connell, J. D., "Explosive Testing of Polymer Retrofit Masonry Walls," Journal of Performance of Constructed Facilities, ASCE, Vol. 18, No. 2, 2004, pp. 100-106. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0887-3828(2004)18:2(100)
  11. Ha, J. H., Yi, N. H., Choi, J. K., and Kim, J. H. J., "Experimental Study on Hybrid CFRP-PU Strengthening Effect on RC Panels under Blast Loading," Composite Structures, Vol. 93, No. 8, 2011, pp. 2070-2082. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.02.014
  12. Hepburn, C., Polyurethane Elastomers, 2nd Ed., Elsevier, Applied Science, London, 1992.
  13. Holzenkampfer, P., Ingenieurmodelle des Verbundes Geklebter Bewehrung fur Betonbauteile, Dissertation, TU Braunschweig, Germany, 1994.
  14. Kasumassa, N., Toshiyuki, K., Tomoki, F., and Hiroyuki, Y., "Bond Behavior between Fiber-Reinforced Polymer Laminates and Concrete," ACI Structural Journal, Vol. 98, No. 3, 2001, pp. 359-367.
  15. Lu, X. Z., Teng, J. G., Ye, L. P., and Jiang, J. J., "Bond-Slip Models for FRP Sheets/Plates Bonded to Concrete," Engineering Structures, Vol. 27, No. 4, 2005, pp. 920-937. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2005.01.014
  16. Malek, A. M., Saadatmanesh, H., and Ehsani, M. R., "Prediction of Failure Load of RC Beams Strengthened with FRP Plate due to Stress Concentration at the Plate End," Journal of the American Concrete Institute, Vol. 95, 1998, pp. 142-152.
  17. Yuan, H., Teng, J. G., Seracino, R., Wu, Z. S., and Yao, J., "Full Range Behavior of FRP to Concrete Bonded Joints," Engineering Structures, Vol. 26, 2004, pp. 553-565. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2003.11.006

Cited by

  1. Static and Cryogenic Performance Evaluation of 2400 MPa PT Anchorage System for Applying LNG Storage Tank vol.18, pp.6, 2018, https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2018.18.6.213