GFRP 보강근 PPSC보의 거동 연구

Abstract

미세한 균열에 대비하여 철근을 사용하는 부분 프리스트레스트 콘크리트 구조물은 완전 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 비해 경제성 및 사용성의 장점을 가짐으로써 사용빈도가 점차 확대되고 있다. 하지만, 여러 환경적 요인으로 인한 철근 부식은 부분 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 사용성 저하 및 노후화를 초래하게 된다. 이에 따라 부식성인 철근을 대체하기 위한 유리섬유보강폴리머(Glass Fiber Reinforced Polymer, 이하 GFRP)가 개발됨에 따라 이를 프리스트레스트 콘크리트(Pre-stressed Concrete, 이하 PSC) 구조물에 적용하기 위한 연구가 국내뿐만 아니라 해외에서도 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 철근과 GFRP를 보강근으로 하는 두 종류의 부분 프리스트레스트 콘크리트 보를 제작하였다. 제작된 부분 프리스트레스트 콘크리트(Partially Pre-Stressed Concrete, 이하 PPSC)보는 4점재하 실험을 통하여 변수에 따른 데이터를 확보하였다. 프리스트레싱 정도를 나타내는 부분 프리스트레싱 비(Partially Pre-stressing Ratio, 이하 PPR) 및 중립축의 위치 변화는 실험을 통한 측정값과 기존의 추정식 간의 비교분석을 통해 GFRP 보강근으로 보강된 PPSC보에 적용가능 여부를 확인하였다. 연구결과, 제안된 GFRP 보강근으로 보강된 PPSC보는 철근으로 보강된 보에 비하여 처짐이 낮게 측정되었다. 또한, 최대하중도 GFRP 보강보가 작은 차이로 적게 측정이 되어 보강근으로써 철근대체 가능을 확인하였다. PPR과 중립축 위치 변화는 기존의 철근 보강보에 사용하는 추정식은 정확하지 않은 것으로 확인되어 PPR과 중립축 위치 변화를 위한 각각의 수정식을 제안하였다. 본 연구에서는 GFRP 보강근으로 보강된 PPSC보의 거동파악을 위한 기초자료를 제공함으로써 향후 이 분야 연구의 기틀을 마련하였다.