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논문KCI 등재

국내 시범 생산 CFRP rod를 적용한 보 부재의 휨-전단 특성

Characteristics of Flexuarl-Shear Behavior of Beam using Demonstrated CFRP Rod

김일순|양은익|최명성|최소영
한국구조물진단유지관리공학회 (The Korea Institute For Structural Maintenance and Inspection)|2022.10|한국구조물진단유지관리공학회 논문집 (Journal of The Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection)|제26권 제5호|pp. 86-94

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Failure mode파괴모드CFRP rod 보 부재변형 에너지휨 전단 거동보강비전단 경간비CFRP rod reinforced beamDeformation energyFleuxral-Shear behaviorReinforcement ratioShear span to depth ratio
주제분류안전공학

초록

전 세계적으로 철근의 부식으로 인해 발생하는 철근 콘크리트 구조물의 성능 저하를 해결하기 위하여, FRP를 철근으로 대체하는 것은 상당한 주목을 받고 있으며, FRP 물성을 향상시켜 구조물의 사용 수명을 연장하기 위한 기술 개발이 진행되어 왔다. 이에 따라, 고강도 및 고강성을 갖는 국산형 CFRP rod와 CFRP grid의 개발 및 제조 기술이 필요하며, 이를 적용한 구조 부재의 거동을 평가한 연구가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 국내 시범 생산 CFRP rod를 보강근으로 사용한 보 부재의 휨 전단 거동을 보강비와 전단 경간비에 따라 검토하였다. 그 결과, 일정 범위를 벗어난 보강비를 사용할 경우, CFRP rod에 의한 성능 개선 효과가 상쇄되거나 효과가 크지 않는 것으로 나타났다. 한편, CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 국내 구조 설계 기준에 근거하여 전단 철근을 배치하더라도 전단 파괴 가능성이 발생하였다. 그러므로 CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 보강비 제한과 전단파괴를 방지하기 위한 검토가 필요한 것으로 판단된다. 또한, CFRP rod를 사용한 보 부재의 연성은 변형 에너지 평가방법에 따라 결정되므로, 보 부재의 구조 거동을 반영한 변형 에너지 평가법을 적용하여 연성을 평가해야 한다.

Abstract

Replacement of FRP rod as steel reinforcement has been attracted significantly to prevent the degradation of the concrete structure due to corrosion. So, the technology development to extend the structure's service life by improving FRP properties has been proceeded worldwide. Accordingly, it is necessary to develop Korea's CFRP rod and CFRP grid, including the manufacturing techniques to improve the properties of high-strength and high-stiffness. Moreover, the research should be conducted to evaluate the structural behavior of the beams using the CFRP rod or grid. This study investigates the flexural and shear behavior of reinforced concrete beam using demonstrated CFRP rod as reinforcement according to the reinforcement ratio and shear span to depth ratio. From the results, when the reinforcement ratio is out of a specific range, it is seemed that the effect on performance improvement of the beam using CFRP rod is cancelled or not significant. Meanwhile, when the CFRP rod was used as reinforcement, the possibility of shear failure occurred, even steel stirrups were installed in the beam with CFRP rod as tensile reinforcement according to the Korean Design Standard. Therefore, when the CFRP rod is used as tensile reinforcement in a beam, it should be prepared that a specific limitation of reinforcement ratio and an investigation against shear failure. Also, the ductility of the beam using the CFRP rod is determined by the deformation energy evaluation method. So, the ductility should be investigated by applying the deformation energy evaluation method that reflects the structural behavior of the beam.

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