스트랜드 간격이 좁은 그리드 타입 CFRP 인장보강재 적용 슬래브의단면 높이 및 스트랜드 간격에 따른 휨거동 평가

김경민; 박성우

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김경민 (한국건설생활환경시험연구원) 박성우 (한국건설생활환경시험연구원)

저널정보: 대한건축학회지회연합회 대한건축학회연합논문집 대한건축학회연합논문집 제25권 제1호

발행연도: 2023.2

수록면: 17 - 26 (10page)

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그리드 타입의 FRP 인장보강재는 부식에 강한 특성으로 해양 구조물을 중심으로 철근을 대신하여 콘크리트 인장보강재로 사용되어 왔으며, 최근에는 RC 구조의 부재 경량화, 친환경성 향상 등을 위하여 그리드 타입 FRP 인장보강재의 구조물 적용이 확대되고 있다. 이에 본 논문에서는 CFRP 기술을 적용한 그리드타입의 인장보강재(탄소그리드) 중 스트랜드 위사 및 경사 방향 간격이 좁은 2축경편구조 탄소그리드의 콘크리트 적용성 평가를 위하여 부재 단면 높이, 탄소그리드 스트랜드 간격 및 인장보강재 종류를 실험변수로 굵은골재 최대 치수 10 mm의 콘크리트를 적용한 TRC 구조 일방향 축소 슬래브 실험체를 대상으로 3점 재하 실험을 실시하였다. 그 결과, 부재 단면 유효높이가 커질수록 최대 하중은 커지고 최대 하중 도달 시의 처짐을 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 스트랜드 간격이 좁은 경우 최대 하중 도달 이후 탄소그리드로 하중이 전달됨에 따라 단계적으로 하중이 감소하였다. 한편, TRC 구조 실험체는 RC 구조 실험체와 비교하여 균열 발생으로 급격하게 강성이 저하하여 동일 하중에서 더 큰 처짐이 발생하였으며, 최대 하중은 크지만 최대 하중 도달 이후 스트랜드 파단으로 인한 급격한 하중 저하로 취성 파괴되었다. 본 논문에서는 실험 결과를 바탕으로 TRC 구조의 휨하중에 대한 하중-처짐 관계를 균열 발생점을 기준으로 강성이 변화하는 이선형 곡선으로 모델화하고 균열 발생 이후 강성 계산을 위하여 균열단면이차모멘트에 감소계수를 적용한 식을 제안하였으며, 제안식에 의한 균열 발생 이후 강성은 실험 결과에 의한 균열 발생 이후 강성보다는 크지만 전반적인 하중-처짐 관계는 모사가 가능한 것으로 나타났다.

Grid-type FRP reinforcement has been used as reinforcement for cement composites instead of rebars mainly in offshore structures due to its corrosion-resistant properties. Recently, the structural application of grid-type FRP reinforcement has been expanded in order to reduce the weight of members and to improve eco-friendliness of the reinforced concrete (RC) structure. This paper experimentally investigated the effective depth of the section and the spacing of strands in the weft and warp direction on the flexural behavior of textile reinforced concrete (TRC) slabs applied the biaxial warp knitting structure grid-type CFRP reinforcement (hereafter referred to as carbon grid) with the narrow spacing of strands. As a result, it was found that the maximum load increased and the deflection at peak decreased as the effective depth increased. In addition, when the strand spacing was narrow, the load was gradually reduced as the load was transferred to the carbon grid after the peak. On the other hand, compared with the RC specimens, the stiffness of the TRC specimens was sharply lowered due to cracks, resulting in greater deflection at the same load. Although the maximum loads of the TRC specimens were larger than those of the RC specimens, the TRC specimens exhibited brittle behavior due to strand fracture after the peak. In this paper, based on the experimental results, the load-deflection relationship of the TRC structure was modeled as a bilinear curve in which the stiffness changes around the crack initiation point, and to calculate the stiffness after crack initiation, an equation that applied a reduction factor to the cracked transformed moment of inertia was proposed. The stiffness after cracking according to the proposed formula was larger than that to the experimental results, but the overall load-deflection relationship was shown to be able to be simulated.

#탄소그리드 #직물섬유보강콘크리트 #휨거동 #2축경편구조 #Carbon grid #Textile reinforced concrete #Flexural behavior #Biaxial warp knitting structure

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