FRP 보강근으로 보강된 콘크리트 보의 피로거동

Abstract

철근콘크리트 구조물에서 철근의 부식은 구조물의 성능저하 및 수명에 큰 영향을 미치고 있으며, 철근을 대체할 수 있는 구조 재료로써 FRP(Fiber Reinforced Polymer)에 대한 관심이 증가되고 있다. 현재 활발히 진행되고 있는 연구들은 보수·보강재료로써의 FRP에 대한 연구이거나 FRP 보강근의 정적 휨거동에 대한 연구들이고 상대적으로 피로거동 특성검증에 대한 연구는 부족한 상태이다. 철근 대체 재료로써 관심이 증대하고 있는 FRP룰 인장 보강근으로 사용하기 위해서는 반복하중에 의한 콘크리트의 피로성능검증에 대한 연구가 수행되어야 한다. 본 논문에서는 국내에서 상용제작이 가능해진 대표적인 3종류의 FRP 보강근(GFRP, CFRP, Hybrid FRP)을 사용하여 정적 및 피로 실험을 수행하여 FRP 보강근을 사용한 콘크리트보의 피로특성을 고찰하고 FRP 보강근의 피로강도 방정식을 제안하는데 그 목적이 있다. FRP 보강근으로 보강된 콘크리트 보의 피로특성을 검증하기 위해서 세 종류의 FRP 보강근을 인장배근하여 콘크리트보를 제작한 후 정적하중 재하실험을 선행적으로 수행한 후 피로하중에 대한 실험을 수행하였다. 피로 실험시 각 단계별로 피로반복을 한 후 정적 거동에 대한 실험을 수행하여 피로반복에 따른 콘크리트 보의 하중과 처짐의 변화를 확인하였다. 각 변수별로 피로실험이 끝난 후 S-N 곡선을 도출하여 FRP 보강근으로 보강된 콘크리트 보의 피로한도와 회귀분석식을 산정하였다. 실험결과 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 보는 약 40～60%의 피로한도를 나타냈으며, CFRP 보강근은 60～70%, Hybrid FRP 보강근은 70～80%의 피로한도를 나타내었다. 이는 기존의 철근 콘크리트 구조물의 피로한도와 유사한 것으로서 FRP 보강근이 철근의 대체재료로써의 적용 가능성이 있는 것으로 판단된다.; The corrosion of steel rebars is the major cause of deterioration in reinforced concrete structures, so the use of FRP(Fiber Reinforced Polymer) as an alternative to the steel reinforcements appears very promissing. Most of the studies are involved in the static load and the study on the fatigue behavior is insufficient. It should be performed that proving possibility of FRP rebars as an alternative to the steel reinforcements. In this paper, static and fatigue loading test was performed using 3 types of FRP rebar(GFRP, CFRP, Hybrid FRP) which are commercialized. The purpose of paper is considering fatigue characteristic of concrete beams reinforced with FRP rebars and proposing equation of fatigue strength. The three types of FRP rebars have been reinforced in tension area of concrete beam. To determine fatigue limit of specimens, static test was performed before fatigue test. In the result of the test, the fatigue limit of cincrete beams reinforced with GFRP rebars shows 40～60%, CFRP rebar shows 60～70% and Hybrid FRP rebar shows 70～80%. These results are similar to existing result of steel rebar, so it is expected that FRP rebar has possibility as an alternative to the steel reinforcements.