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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

이태국 (영남대학교, 嶺南大學校)

지도교수
朴性武
발행연도
2015
저작권
영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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FRP를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수보강으로는 NSM 시스템이 가장 많이 사용되고 있다. 한편, 실무적으로 기존 건축 구조물의 보강에 있어서 부실시공 및 시공오차 등에 의해 피복두께가 확보되어 있지 못하거나 콘크리트의 열화에 따른 철근 노출, 설비배관 및 조적벽체의 간섭, 고가의 인테리어 비용에 따른 NSM 시스템의 탁월한 성능에도 불구하고 적용이 난해한 사례가 많으며 이에 따라 FRP보강재와 기존 철근콘크리트 구조물의 일체성 확보를 위한 정착장치의 개발이 요구되는 실정이라 할 수 있다. 따라서, 본 연구는 CFRP-bar NSM 시스템이 적용된 철근콘크리트 부재의 휨 거동 평가를 목표로 CFRP-bar NSM시스템의 보강길이 및 보강재 단면형상에 대한 영향변수별 휨 거동평가와 아울러 현장적용성이 고려된 NSM 시스템의 단부정착장치를 개발하고, 휨 실험에 의한 정착장치의 효율을 평가하고자 한다. 상기 목표의 달성을 위해 12개의 보 실험체에 대한 휨 실험을 수행하였으며 결과 분석을 통해 도출된 결론은 다음과 같다.

1) NSM 시스템이 적용된 철근콘크리트 보 실험체의 파괴양상은 피복분리파괴와 부착슬립 파괴로 대별되었으며, 극한강도설계법에 의한 이론값을 상회하는 실험결과를 보여 CFRP-bar NSM 시스템의 휨 성능에 대한 신뢰성은 우수한 것으로 평가된다.
2) 파괴거동에 대해 피복분리파괴는 하부면의 콘크리트의 휨 균열 혹은 휨-전단균열의 진전이 직접적 원인으로 사료되며, 인장철근과 콘크리트 계면을 따라 수평균열이 진전되어 CFRP-bar 단부의 불연속 구간에서 균열이 집중되고, 임계하중에 이르러 CFRP-bar의 단부에서부터 피복분리파괴가 발생하는 것으로 판단된다. 한편, 부착슬립 파괴는 에폭시 충진재의 국부적 휨 균열이 원인이 되며, 이때 에폭시 충진재의 국부적 손상은 부착력의 손실로 이어지고, CFRP-bar의 축방향 인장응력이 에폭시와의 계면 전단응력을 초과하여 부착슬립 파괴가 발생되는 것으로 판단된다.

3) CFRP-bar NSM 시스템에서 CFRP-bar의 단면형상에 대해 Strip 형태로 보강할 경우 하중 증가와 처짐량의 증가를 보였다. 이는 피복분리파괴 저항성이 향상되었기 때문인 것으로 판단된다.

4) CFRP-bar NSM 시스템에 적용된 R.C 보의 보강에서, 모멘트 증가분에 의해 결정되는 보강길이의 적용성을 확인한 결과, 모멘트 증가분에 따라 적용되는 보강길이 산정방식은 보강량 및 하중상태에 따라 보다 논리적이고 정량적인 산정근거가 될 것으로 예상된다.

5) 실무적으로 콘크리트의 피복이 미확보 되었거나 조적벽체 및 설비배관의 간섭 등에 의해 NSM 시스템이 적용 불가능한 현장 여건에서도 적용가능한 CFRP-bar 단부 정착구를 제안하였다. 단부 정착구에 대한 적용성을 평가한 결과, 단부 정착구에 의해 파괴양상에서 피복분리파괴가 제어되고, 파괴하중에 이르기까지 처짐증가에 기여하였고, 단부 정착구가 적용되고 비부착 구간을 둔 실험체의 실험결과, 극한강도설계법에 의한 이론값을 상회하는 휨 실험결과를 보였으며, 좀 더 연성적 거동을 보이는 정착구의 효과가 확인되어 CFRP-bar NSM 시스템에 대한 정착구의 실무적 적용이 기대된다.

6) 실무적으로 정착구 작업과정에서 보의 전단철근의 절단 및 손상에 따른 전단보강의 효과를 도모하고 정착구 구간의 응력집중에 의한 정착구의 탈락을 방지하고자 정착구 설치부에 CFRP sheet U-strip, 휨-전단균열에 기인된 정착구 탈락방지를 위한 보강길이 0.8L 변수의 적용성을 평가한 결과, 두 실험체 모두 하중의 현저한 증가는 없었으나, 인장철근의 항복이후 파괴 시까지 처짐량의 현저한 향상을 보여주어 보강길이의 증가와 CFRP Sheet에 의한 연성거동의 가능성을 확인하였다.

목차

목 차
제 1 장 서론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구의 내용 5
1.3 연구의 범위 및 방법 6
제 2 장 이론적 배경 7
2.1 기존이론고찰 7
2.1.1 Chen & Teng의 연구 7
2.1.2 B. Taljsten의 연구 15
2.1.3 보강길이 산정 18
2.2 각국의 규준식 21
2.2.1 CANADIAN CODE 21
2.2.2 ACI 440 26
제 3 장 실험 30
3.1 실험 계획 30
3.1.1 실험체 개요 30
3.1.2 실험 변수 31
3.2 실험체 제작 37
3.2.1 사용재료의 물성 37
3.2.2 실험체 제작 47
3.3 실험 방법 49
3.3.1 실험장비 49
3.3.2 가력방법 49
3.4 실험결과 및 분석 51
3.4.1 유형별 실험체의 파괴 51
3.4.2 휨 거동 양상 70
3.4.3 실험결과 분석 80
제 4 장 결론 97
參 考 文 獻 99
▣ 부 록 102
부록 1. 균열하중()의 계산 103
부록 2. FRP 보강 단면의 극한 휨하중 산정 104
부록 3. CFRP-bar NSM 보강 휨 실험체의 휨 강도 계산 106
Abstract 116

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