FRP Rod 종류별 묻힘길이에 따른 휨 부착 특성

Abstract

주요 보강 재료로써 FRP Rod는 이미 몇몇 업체에서 상용화가 되고 있으며 국외에서는 이미 주요 보강재로써 사용이 되고 있다. 그러나 국내에서는 대부분 보수 보강재로 사용되고 있으며 보강재로서의 사용 실적이 미비하다. 본 논문에서는 국내에서의 사용성 증대를 위해 적용 가능성에 대한 보다 명확한 근거확보를 보강콘크리트 부재의 주된 특성중 하나인 부착성능 대한 검증을 실시 하고자 한다. 부착에 대한 실험은 실험의 편의성으로 인해 주로 1방향 직접인발실험이 사용되어 왔다. 하지만 직접인발 실험 시에는 실제 구조물에 있어서의 부착상태와 상이한 응력 분포를 보이게 된다. 본 연구에서는 1방향 부착 실험이 아닌 콘크리트 보를 이용한 부착 실험을 실시하였다. 부착성능은 정착 길이, 콘크리트의 강도, 보강근 특징, 피복 두께, 표면 형상, 타설 방향 등에 영향을 받으며, 따라서 본 연구에서는 보강재의 종류와 묻힘 길이를 달리하여 그에 따른 부착 성능의 차이점을 분석 하고자 하였다. 시험체는 실구조물의 휨거동 특성을 잘 나타내는 것으로 알려진 BS(BRITISH STANDARD)형 시험체를 사용하였으며, GFRP, CFRP, Steel bar로 보강된 보 시험체를 각각의 묻힘길이당 두 개씩 제작 하였다. 묻힘길이는 보강근 직경의 15배, 17.5배, 20배의 묻힘길이를 사용하였으며, 시험은 유압식 가력기를 사용하여 4점 재하 방식으로 집중 하중을 재하 하였다. 부착 시험 결과 극한 하중의 경우 Steel Bar로 보강된 콘크리트 보 시험체와 GFRP, CFRP Rod로 보강된 콘크리트 보 시험체가 유사한 값을 보이는 것으로 나타내었다. 또한 보강근의 묻힘길이가 증가 할수록 극한하중은 점차 감소하는 경향을 보였다. 보의 파괴 거동을 보면 모든 시험체의 비부착 경계구간에서 콘크리트 쪼갬 파괴가 발생하는 것을 보였다. 또한 보강근에 전기 저항식 Strain gauge를 부착하여 변형률을 측정하고, 측정된 변형률과 탄성계수를 이용한 수정 부착응력 산정식과 기존의 부착응력 산정식으로 구한 부착응력 값을 비교한 결과, 보의 비 부착 경계구간에서 균열 발생 전까지는 거의 유사한 거동을 보이지만 그 이후로 최대값에서 2~4MPa정도 작은 값을 보이는 것으로 나타났다. FRP 보강근의 기본 정착길이 산정 결과 변형률로 구한 부착응력을 통한 기본 정착길이는 기존의 인장력을 이용한 기본 정착길이보다 보수적이고 ISIS Canada-01(2001)에 비하여 비보수적인 값을 보였다. 본 연구에서 도출된 각종 결과를 근거로, FRP Rod로 보강된 콘크리트 보는 철근으로 보강된 콘크리트 보와 유사한 부착성능을 나타내어 철근 대체용 재료로서 충분한 보강효과가 있다는 것을 확인 하였다. 또한 보다 실 구조물에 적용 가능한 기본 정착길이 산정을 위해서는 평형 방정식 보다 보강근의 변형률 계측을 통해서 부착응력 및 기본 정착길이를 산정하는 것이 바람직 한 것으로 판단하였으며, 정확한 평균 부착응력을 구하기 위해서 앞으로 보다 많은 휨 부착 실험이 필요하다고 판단된다.