섬유보강복합체로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨성능 평가
Fleuxral Performance of RC Members Strengthened with FRCM
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초록
철근콘크리트(Reinforced concrete, RC) 구조물 보강 방법의 하나인 FRCM (fabric reinforced cementitious matrix)은 섬유보강방식으로 시멘트 매트릭스 내에 섬유를 합침 시켜 외부에서 보강하는 공법이다. FRCM의 보강 효과를 효과적으로 발휘하기 위해서 RC 구조물과FRCM 사이의 계면의 부착성능이 확보되어야 한다. 이 연구에서는 시멘트 매트릭스와 섬유 사이에 발생하는 FRCM의 파괴모드를 고려한 부착 거동 평가모델을 단면 해석에 적용하여 휨 보강 부재의 강도를 평가하고자 하였다. 이를 위해 기존 연구로부터 총 59개의 FRCM 보강보 및일방향 슬래브의 실험결과를 수집하였다. 수집된 실험체들은 FRCM 보강을 고려하지 않은 경우, 섬유 특성만 고려한 경우, 기존 문헌에서 제시한 부착 거동 평가모델을 고려한 경우, 섬유 배치 형태 및 지압응력을 추가로 고려한 부착 거동 평가모델을 적용한 경우, 총 4가지를 방법으로부재의 휨강도를 평가하였다. 추가적인 섬유 특성을 고려한 부착 거동 평가모델은 평균, 표준편차, 변동 계수가 각각 1.216, 0.185, 0.152로 다른경우들에 비해 정확하게 휨강도를 평가할 수 있는 것으로 나타났다.
Abstract
Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM), a method for strengthening reinforced concrete (RC) structures, involves embedding fabric within a cementitious matrix as an external reinforcement system. To ensure the effectiveness of FRCM strengthening, the interface between the RC substrate and the FRCM must remain stable. This study applies a bond behavior evaluation model that accounts for failure mechanisms at the interface between the cement matrix and the fabric to sectional analysis for assessing the flexural strength of FRCM-strengthened members. A total of 59 test results from FRCM-strengthened beams and one-way slabs were collected from existing literature. The flexural strength of these specimens was evaluated under four different conditions: without considering FRCM reinforcement, considering only fabric properties, applying a bond behavior evaluation model, and applying a proposed bond behavior evaluation model that additionally accounts for spacing between fabrics and bearing stress. Among these, the model incorporating additional fabric characteristics demonstrated superior accuracy in predicting flexural strength with a mean, standard deviation, and coefficient of variation of 1.216, 0.185, and 0.152, respectively.