CFRP Strip을 적용한 NSM공법과 스터럽절단형 CNSM 공법의 휨 보강성능 연구

Abstract

콘크리트 구조물의 사용기간이 경과함에 따라 외부하중에 의한 구조적 손상과 내구성 저하 등으로 인한 구조물의 내하력 저하 현상이 발생한다. 이에 따라 건설분야에서는 노후화된 콘크리트 구조물을 폐기하느냐, 혹은 보강후 재사용하느냐의 결정에 매우 고민하고 있다. 하지만 구조물의 폐기로 인한 사회적인 손실 및 환경 오염에 대한 사회적인 문제에 접하게 된다. 따라서 구조물 보강성능을 향상하면서 사회기반시설 즉 교량 및 철도교와 같은 중요 시설물은 보강작업이 진행중에도 작업에 따른 그 역할을 제지할 수 없는 구조물이므로 경제적 측면과 보강성능 향상 효율측면에서 뛰어난 CFRP Strip을 사용하여 기표면매립공법(NSM공법)에 대하여 많은 연구가 진행되어 오고 있다. 하지만 기존의 NSM공법의 보강깊이 한계성(피복두께)에 의한 외부하중 증가시 접착제와 콘크리트간의 전단력 증가에 따른 계면부착력 감소로 조기 탈락되는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 논문에서는 휨에 대한 보강성능발휘에 전단철근의 절단에 영향력이 미치지 못하는 점을 착안하여 주철근의 손상은 없이 전단철근 하부를 절단한 스터럽절단형 CNSM공법을 제안하였다. 이 공법의 제안으로 보강깊이 증가로 인한 모체 콘크리트-접착제간의 접촉면적 증가로 전단응력응력의 감소현상을 나타낼 수 있으며 이로서 보강재의 성능이 최대한 발휘하기 전에 보강재의 탈락에 의한 구조물 파괴현상을 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 스터럽 절단에 의한 하중증가에 따른 구조물 거동을 기존의 NSM공법을 사용한 구조물의 구조거동을 분석함으로서 그 타당성을 검토하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 각각 보강비에 따라 Type-1 실험체와 Type-2 실험체로 나누어 각각 길이가 다른 실험체를 기존의 NSM공법과 스터럽절단형 CNSM공법에 의한 실험체 변수를 두었다. 실험에 의한 데이터 분석을 통하여 기존의 NSM공법과 스터럽절단형 CNSM공법의 구조거동을 통하여 현장적용가능성을 피력하였고 보강길이에 따른 조기 탈락현상을 분석하였다. 새로 제안한 스터럽절단형 CNSM공법의 우수성을 피력하고자 한다.; Fiber Reinforced polymer (FRP) materials are currently produced in different configuration and are widly used for the strengthening and retrofitting application. Nevertheless, in-depth under-standing of the bond mechanism is still a challenging issue. This paper presents both experimental and analysis investigations under-taken to evaluate bond characteristics of near surface mounted carbon FRP (CFRP) strips. and in this paper, As increasing groove size, This paper proposed Stirrup-Cutting NSM (CNSM) to incrasing bond strength between concrete-epoxy. The use of strengthening method is protect early-debonding failure from insufficient strengthening distance. this paper present the results of 20 series of tests conducted on reinforced concrete (RC) beams strengthened in flexure with NSM and CNSM carbon fiber-reinforced polymer(CFRP) strips. As the main focus of the research is on debonding failure mechanism, the test variable investigated was the embedment length (32%, 48%, 70%, 96% of span length) of the NSM and CNSM strips, and the strengthening CFRP strip was strain-gaged to monitor its bond behavior. Load-deflection curve, failure mode, strain distributions in the CFRP Strip of the four embedment lengths investigated, all but 32%, 48% of span length led to a notable increase in the load carrying capacity. base on the finding of this investigation, the use of all specimen with near surface mounted CFRP strips is feasible and effective for strengthening of concrete structure. failure load is increasing by development length of near surface mounted CFRP strips increases. CNSM method is possible for substitute method instead of conventional NSM method on application of the field.