FRP를 이용한 R.C 구조물의 보수·보강 공법 중에서 NSM(Near Surface Mounted) 시스템이 널리 사용되고 있다. NSM 시스템의 효율적인 적용을 위해서는 NSM 시스템을 구성하는 요소들의 계면 부착거동 특성에 대한 이해를 바탕으로 부재의 내력을 예측할 수 있어야 하며, 종국적으로 내력 확보를 위한 최적의 보강길이를 산정해야 한다. 따라서 본 연구에서는 NSM 시스템으로 콘크리트 부재에 매립된 CFRP-bar의 부착거동 특성 파악을 통해 영향변수별 기여도를 정량적으로 평가하고자 하며, 이를 토대로 파괴양상을 포괄하는 범용적 부착모델을 제안하고자 한다. 또한 실무적 견지에서 볼 때, 철근콘크리트 구조물의 부실시공 및 시공오차 등과 같은 시공상 요인과 콘크리트 열화에 의한 철근 노출 현상과 같은 환경상 요인에 의해 NSM 시스템 적용을 위한 피복두께가 충분히 확보되지 못하는 현장 사례가 빈번히 발생한다. 이에 본 연구에서는 NSM 시스템 자체의 탁월한 성능에도 불구하고 현장적용이 난해하다는 문제점을 해소하기 위해 정착성능 및 현장적용성이 모두 고려된 CFRP-bar 단부 정착구를 개발하고 이를 부착거동 실험체에 적용하여 실제 콘크리트 부재에 대한 적용성을 평가하고자 한다. 상기 연구 목표를 달성하기 위해 41개의 정차구 실험체와 39개의 콘크리트 실험체에 대한 push-pull 실험을 실시하였고 실험체에는 CFRP-bar 및 매립홈의 단면 형상비, 접착제의 인장전단 접착강도 등의 변수가 적용되었다. 또한 실험 및 결과분석을 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.

1) CFRP-bar 단부 정착구에 대한 Push-pull 실험을 실시한 결과, 덮개를 설치한 수지주입형 정착구의 경우, 정착성능 뿐만 아니라 시공성 및 경제성에서도 장점을 지닌 것을 확인하였다. 뿐만 아니라 콘크리트 실험체에 적용하여 적용성을 판별한 결과, 최대 70%의 증가율을 보여 NSM 시스템의 적용에 있어 피복두께가 충분하지 못한 현장상황의 경우, 본 연구에서 개발한 단부 정착구를 설치함으로써 부재의 내력 향상을 도모할 수 있을 것으로 예상된다.

2) CFRP-bar의 부착거동과 관련된 영향변수를 판별한 결과, CFRP-bar 및 매립홈의 단면 형상비 및 둘레, 접착제의 인장전단 접착강도 등이 있었으며 해당 변수들의 기여도는 거의 유사한 것으로 나타났다. 한편, 접착제의 인장전단 접착강도의 경우, 실험결과가 일반적인 이론에 부합되지 않았으며 정확한 원인을 파악하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.

3) 본 연구에서는 CFRP-bar의 부착거동 영향변수의 기여도에 근거하여 파괴모드를 포괄할 수 있는 범용적 부착강도 모델을 제안했으며 기존연구들의 데이터를 적용한 결과, 파괴모드에 관계없이 내력을 잘 예측하는 것으로 나타났다. 그러나 다양한 변수를 적용시킨 실험 데이터를 추출한다면 좀 더 합리적인 부착강도 모델을 개발할 수 있을 것으로 예상된다.

4) 유효부착길이의 경우, 각 파괴모델에서 산출한 평균 부착길이를 기준 부착길이로 산정한 후 실험을 통해 적용성을 평가한 결과, CFRP-bar의 단면 형상비 변수가 필요하다고 판단되어 최종적으로 이를 변수로 추가 적용시킨 유효부착길이 모델을 제안했다. 그리고 매립 홈에 따른 단면 형상비의 특이성 때문에, 본 연구에서 제안한 유효부착길이 모델의 사용 시 홈 크기는 가로, 세로 길이 모두 보강재의 1.5배를 적용할 것을 권장한다. 또한 홈의 형상비가 0.2 미만일 경우, 최소 부착길이는 250mm이상 확보해야 할 것을 제안한다.

It is increasing to a demand for strengthening of existing RC Structures due to deterioration, damage and social trend. In contrast with the conventional strengthening materials like steel plate, FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastic) composites have many advantages and is used widely. For the Strengthening R.C structures using FRP, EB(Externally Bonded) System that use FRP plate and sheet has largely used. However, it can occur premature debonding failure at the interface between the FRP and concrete subtrast, resulting in inefficient utilization of FRP materials. So, NSM(Near Surface Mounted) system, in which FRP bar or strip is bonded into grooves cut into the concrete cover, used to be a reliable alternative to EB system, resently. To effectively apply FRP NSM system, it must be able to predict strength of members on basis of understanding bond characteristics at the interface of concrete to adhesive and adhesive to FRP, and ultimately, estimate effective bond length of FRP. According to existing researchers, research on the bond characteristic of NSM system has been conducted consistently. But investigating the bond characteristics is very hard, and there are only models that limit a particular failure mode.
Besides, in the field application, NSM system is restricted due to curtain walls, duct and pipings in the ceiling, expensive interior and lack of cover concrete. These interruptions require more enhanced anchorages of the NSM system, emphasize the need for the CFRP-bar end anchor.
So, this study focuses on 2 subjects. One is to study the bond behaviour of the NSM CFRP-bar system for developing the generic bond strength model and effective bond length covering influence variables and various failure modes. The other is to develop the CFRP-bar end anchorage, in which it is easy to handle and to be cost effective way of set-up.
To the accomplishment of objects, push-pull tests of 41 CFRP-bar end anchorage specimens is conducted in order to select best one with evaluate anchorage capacity and field applicability. and push-pull tests of 39 Concrete specimens with NSM System for variables such as bond length, sectional aspect ratio of CFRP-bars and grooves, adhesives, and CFRP-bar end anchorage is concuted in order to evaluate to contribution of effective variables on bond behaviour.

Through analysis of test results, The conclusion about this study are as follow:

1. This study conducts push-pull tests of 41 CFRP-bar end anchorage specimens is conducted in order to select best one with evaluate anchorage capacity and field applicability. Consequently, Over types of anchorages, Capped resin-potted anchorage is best because high anchorage capacity, ease to handle in the field application and it is proved to be able to apply to concrete members because bond strength of concrete specimen with end anchorage is 70% higher than specimen with no end anchorage. So, in the field application that NSM system is restricted, CFRP-bar end anchorage is a valuable equipment.

2. The effect of the investigated parameters on bond behaviour between NSM CFRP bars and concrete has been discussed. Influence valuables are aspect ratio and perimeter of CFRP-bar and Groove, tensile-shear-bond strength of adhesive, and contribution of all is almost same. But in case of tensile-shear-bond strength of adhesive, Test results is opposite to general theory. Additional is needed to find the cause.

3. This study develops a rational generic model which covers failure mode observering R.C member with CFRP-bar NSM system and predicts bond strength, based on influence valuables of CFRP-bar bond behaviour. Also, bond strength can be correctly predicted using the proposed model with respect to the test-to-predicted ratio and average.
Meanwhile, the proposed model is consisted of affecting variables of two interface, concrete to adhesive and adhesive to CFRP-bar, such as sectional aspect ratios and perimeters of CFRP-bar and groove, concrete compressive strength, sectional stiffness of CFRP-bar, tensile-shear-bond strength of adhesive.