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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이정윤
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
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최근 철근을 대신하여 섬유보강근(Fiber Reinforced Polymer, FRP)이 콘크리트의 인장재로 널리 사용되고 있다. 섬유보강근은 내부식성이 크고, 인장강도가 높기 때문에 철근에 비해 고가임에도 불구하고 부식이나 염해의 위험성이 높은 환경에 건설되는 콘크리트구조물에 철근의 대체재로서 사용되고 있다. 하지만 FRP 보강근을 콘크리트의 인장재로 구조물에 사용하기 위해서는 재료적인 성능과 함께 휨, 전단, 부착과 같은 구조 안전성의 평가가 요구된다. 특히 FRP 보강근의 경우, 기지재료로 이루어진 표면층을 가지는 이형복합체로서 철근과는 상이한 부착거동을 나타내기 때문에 실제 콘크리트 구조물 적용에 있어서 이에 관한 연구가 반드시 선행되어져야 한다. 현재까지 많은 연구자들에 의하여 FRP 보강근의 부착특성에 관한 실험 및 이론적 연구가 수행되어 왔으나, 대부분의 연구는 FRP 보강근의 기본적인 부착파괴메커니즘에 대한 규명과 콘크리트의 압축강도가 FRP 보강근의 부착강도에 미치는 영향에 대하여 집중되어 왔다.
한편 철근콘크리트 구조물에서는 철근과 콘크리트 사이의 부착작용으로 일체식 구조거동을 나타내며, 이 때 작용하는 부착력의 크기에 따라 철근 주변의 콘크리트에서 쪼갬파괴가 발생할 수 있으므로 설계 시 이러한 취성파괴를 방지하기 위하여 반드시 정착길이를 산정해주어야 한다. 정착길이는 다양한 요인에 의해 영향을 받으며, 이 중 직경의 크기는 가장 중요한 요소 중 하나로 평가되기 때문에 직경과 관련하여 철근의 정착길이에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 철근의 대체재로서 FRP 보강근을 콘크리트 구조물에 널리 활용하기 위해서는 이에 관한 연구 역시 충분히 선행되어져야하나, 현재 직경과 FRP 보강근의 부착특성에 관련된 연구는 매우 드문 실정이다. 이에 본 연구에서는 직경의 크기에 따른 FRP 보강근의 부착특성 및 거동에 대한 실험적 연구를 수행하여 이를 평가하였다.
본 연구의 실험에 사용된 GFRP(Glass fiber reinforced polymer) 보강근의 경우, 표면처리 형상에 따라서 마찰형 보강근과 지압형 보강근으로 분류되며 이러한 외피 형상은 GFRP 보강근의 부착거동에 직접적인 영향을 주게 된다. 그러므로 본 연구에서는 직경의 크기에 따른 외피 형상별 GFRP 보강근의 부착응력-미끌림 관계를 살펴보고, 실험 종료된 실험체를 절단하여 부착파괴 형태를 관찰함으로써 직경의 변화에 따른 FRP 보강근의 부착성능 및 부착파괴형태와의 상관관계를 규명하였다. 하지만 FRP 보강근의 부착거동에는 다양한 요소들이 복합적으로 작용하기 때문에 본 연구에 대한 평가만으로 FRP 보강근의 부착특성을 설명하기에는 한계가 있다. 따라서 FRP 보강근의 묻힘길이, 탄성계수 등을 변수로 한 추가적인 실험과 평가가 필요한 것으로 판단된다.
한편 철근콘크리트 구조물에서는 철근과 콘크리트 사이의 부착작용으로 일체식 구조거동을 나타내며, 이 때 작용하는 부착력의 크기에 따라 철근 주변의 콘크리트에서 쪼갬파괴가 발생할 수 있으므로 설계 시 이러한 취성파괴를 방지하기 위하여 반드시 정착길이를 산정해주어야 한다. 정착길이는 다양한 요인에 의해 영향을 받으며, 이 중 직경의 크기는 가장 중요한 요소 중 하나로 평가되기 때문에 직경과 관련하여 철근의 정착길이에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 철근의 대체재로서 FRP 보강근을 콘크리트 구조물에 널리 활용하기 위해서는 이에 관한 연구 역시 충분히 선행되어져야하나, 현재 직경과 FRP 보강근의 부착특성에 관련된 연구는 매우 드문 실정이다. 이에 본 연구에서는 직경의 크기에 따른 FRP 보강근의 부착특성 및 거동에 대한 실험적 연구를 수행하여 이를 평가하였다.
본 연구의 실험에 사용된 GFRP(Glass fiber reinforced polymer) 보강근의 경우, 표면처리 형상에 따라서 마찰형 보강근과 지압형 보강근으로 분류되며 이러한 외피 형상은 GFRP 보강근의 부착거동에 직접적인 영향을 주게 된다. 그러므로 본 연구에서는 직경의 크기에 따른 외피 형상별 GFRP 보강근의 부착응력-미끌림 관계를 살펴보고, 실험 종료된 실험체를 절단하여 부착파괴 형태를 관찰함으로써 직경의 변화에 따른 FRP 보강근의 부착성능 및 부착파괴형태와의 상관관계를 규명하였다. 하지만 FRP 보강근의 부착거동에는 다양한 요소들이 복합적으로 작용하기 때문에 본 연구에 대한 평가만으로 FRP 보강근의 부착특성을 설명하기에는 한계가 있다. 따라서 FRP 보강근의 묻힘길이, 탄성계수 등을 변수로 한 추가적인 실험과 평가가 필요한 것으로 판단된다.
목차
제 1장 서 론1.1 FRP 복합재료1.1.1 FRP 복합재료의 정의1.1.2 건설재료로서의 FRP1.2 연구 배경1.2.1 연구 배경1.2.2 최근 연구동향1.3 연구 목적제 2장 철근 및 FRP 보강근의 부착특성2.1 철근의 부착메커니즘2.2 FRP 보강근의 부착메커니즘2.2.1 직선 FRP 보강근2.2.2 이형(Deformed) FRP 보강근2.3 FRP 보강근의 부착특성에 영향을 미치는 인자제 3장 직경이 다른 GFRP 보강근의 부착성능 실험3.1 실험 목적3.2 실험 개요3.2.1 사용 재료3.2.2 실험체 명칭3.2.3 실험체 형상3.2.4 실험체 제작3.2.5 실험 방법3.3 실험 결과3.3.1 보강근의 부착응력-미끌림 관계제 4장 직경이 GFRP 보강근의 부착특성에 미치는 영향4.1 직경에 따른 GFRP 보강근의 부착응력4.1.1 GFRP 보강근의 부착응력 비교4.1.2 직경의 크기와 GFRP 보강근의 부착응력과의 관계4.2 GFRP 보강근의 부착파괴4.2.1 GFRP 보강근의 부착파괴 형태4.2.2 GFRP 보강근의 부착파괴면4.2.3 GFRP 보강근의 외피파괴비율제 5장 콘크리트 압축강도의 영향5.1 콘크리트 압축강도에 따른 GFRP 보강근의 부착응력5.1.1 GFRP 보강근의 최대부착강도5.2 콘크리트 압축강도와 GFRP 보강근의 외피파괴비율5.2.1 GFRP 보강근의 부착응력과 외피파괴비율과의 관계5.2.2 외피파괴비율과 콘크리트 압축강도의 관계제 6장 결 론
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