이형 GFRP Rebar로 보강된 보의 유효단면이차모멘트 산정식 제안

Abstract

To fundamentally solve the problem of deterioration of concrete structures, it has been researched that the high durable concrete structure reinforced with the FRP rebar can be one of major solution to the newly-developed concrete structure. FRP rebar has lots of advantages such as non-corrosive, high performance and light weight against the conventional steel rebar. Among these kinds of FRP rebars, GFRP rebar has usually been considered as the best reinforcement because of its economic point of view. Even though the material capacity of the GFRP rebar was already investigated, there are some problems such as low modulus of elastic that will be cause for degrade of the serviceability of flexural concrete member reinforced with the GFRP rebar. Thus, the deflection characteristics of the GFRP rebar reinforced concrete structure should be considered then investigated. In this study, ACI 440 guideline (2003), ISIS Canada Design Manual (2001) and Toutanji et al. (2000) was considered for predicting the moment of inertia of the concrete beam reinforced with the GFRP rebar. And it was also evaluated that load-deflection relationship had a good accordance with the test and analysis result. In the result of this study, it could be estimated that the load-deflection relationship using the suggested equation of moment of inertia in this study indicated better accordance with the test result than that of the others until failure.

최근 콘크리트 열화와 같은 문제를 근본적으로 해결하기 위해 고내구성을 보유한 콘크리트구조물의 장수명화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 신설 구조물로의 철근대체 FRP rebar를 적용한 고내구성 콘크리트구조물에 대한 연구·개발 및 활용이 점차 증가되는 추세이다. 이에 대해 콘크리트구조물의 경제적인 측면에서 적용 가능한 FRP rebar로서는 GFRP rebar가 주목을 받고 있으며 그 사용성 또한 증대되고 있다. 하지만 GFRP rebar로 보강된 콘크리트구조물에 대한 휨모멘트 성능은 이미 그 우수성이 구명되어 있으나 GFRP의 단점 중 하나인 처짐에 대한 사용성 측면은 개선되어야 할 점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 개발된 이형 GFRP rebar로 보강 콘크리트보구조물의 처짐 거동 예측을 위해 기존의 유효단면이차모멘트 제안식들과 비교 분석을 실시하였으며, 그 결과 기존의 유효단면이차모멘트 산정식은 균열모멘트 이후 극한모멘트의 50% 수준까지의 유효단면이차모멘트는 비교적 정확히 예상할 수 있었으나 이후에는 실제 유효단면이차모멘트보다 다소 높은 값을 나타냄으로써 최종 파괴시까지의 처짐량을 과소평가하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서는 탄성계수 환산비를 적용한 보강비를 사용한 Toutanji et al. (2000)의 유효단면이차모멘트 제안식을 바탕으로 이형 GFRP rebar로 보강된 콘크리트보에 대한 유효단면이차모멘트 제안식을 도출하였으며, 그 결과 제안된 식을 적용하여 각 시험체의 시험데이터와 비교 분석을 통하여 최종 파괴시까지의 하중-처짐관계를 비교적 정확히 예측할 수 있는 것으로 분석되었다.