보-기둥 접합부에서 GFRP 보강근 및 고강도 철근을 사용한 보의 휨 거동 평가 :Evaluation of the flexural behaviors of beams using GFRP bars and high strength reinforced bars at beam-column connection

이혜진

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이혜진 (경기대학교, 경기대학교 대학원)

지도교수: 양근혁

발행연도: 2018

저작권: 경기대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수6

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

보-기둥 접합부에서 GFRP 보강근을 휨 철근으로 사용한 보의 휨 거동

이혜진 , 문주현 , 양근혁 외 1명 콘크리트학회 논문집 2019.06 학술저널

2018

보-기둥 접합부에서 GFRP 보강근 및 고강도 철근을 사용한 보의 휨 거동 평가

이혜진 건축공학과 2018.01 학위논문

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본 연구의 목적은 재료 특성상 절곡이 되지 않는 GFRP 보강근의 정착성능을 평가하기 위하여 보-기둥 접합부에서 GFRP 보강근 및 고강도 철근을 사용한 보의 휨 거동 평가실험을 진행하였다. 이를 위한 세부 목표는 다음과 같다: 1) 이론적 연구로서 2차원 비선형 해석 절차를 기반으로 하중-변위 관계제시 2) 실험적 연구로서 비선형 해석으로 제시된 하중-변위와의 비교, 변위 연성비 및 설계기준과의 최대 휨 내력 평가이다. 실험변수는 콘크리트 압축강도 및 사용된 보강근의 종류로 하였다. 모든 실험체의 주철근 비는 를 고정하였다. 철근과 다르게 항복강도가 없는 GFPR 보강근은 인장강도를 적용하여 총 4개의 실험체를 제작하였다. 모든 실험체의 가력이력은 KBC 2016에서 제시하는 층간 변위각비에 따라 보의 자유단에서 1점 반복가력 하였다.
실험결과, 모든 보-기둥 접합부 실험체는 보에서 휨 파괴하였다. 콘크리트 압축강도에 따라 기둥에서 발생한 사인장 균열은 상이하게 나타났다. 이러한 이유는 고강도 콘크리트에서보다 보통강도콘크리트에서 GFRP 보강근의 뽑힘 현상이 더 많이 발생하여 보에서 발생하는 휨 응력이 기둥의 단면방향으로 응력 전달이 원활하지 못했기 때문이다. 초기 휨 균열 시 내력은 보강근의 사용 종류에 관계없이 최대 내력의 약 20∼40% 정도의 수준에 있었다. 초기 휨 균열 이후 GFRP 보강근을 사용한 실험체는 철근을 사용한 실험체 대비 낮은 탄성계수로 인하여 강성이 낮았다. 최대내력이후 철근을 사용한 실험체는 변위증가와 함께 피복콘크리트 박리 및 주철근 좌굴로 인하여 실험이 종료되었다. 반면 GFRP 보강근을 사용한 실험체는 최대내력 이후 보강근의 뽑힘으로 다음 cycle에서 실험이 종료되었다. 최대 휨 내력은 GFPR 보강근을 사용한 실험체가 철근을 사용한 실험체 대비 약 22% 낮았다. 반면 ACI 318-14에서 제시한 등가응력 블록을 통한 최대 휨 내력은 1.3배로 안전측에 있었다. 콘크리트 압축강도에 따른 GFRP 보강근의 변위 연성비는 고강도 콘크리트에서 더 효과적임을 알 수 있었다. 모든 실험체의 실험결과와 보의 길이 및 단면 유한요소 분할법을 기반으로 2차원 비선형 해석을 통하여 하중-변위 관계를 비교적 잘 일치 하였다.

The purpose of this study was to evaluate the fixing performance of GFRP reinforced bars through an experiment on the flexural behavior of beams at beam-column connection using GFRP reinforced bars and high strength reinforced bars not bent due to the nature of the materials. The detailed goals for this are as follows: 1) presentation of the load-displacement relationship based on the 2-dimensional non-linear analysis procedure as a theoretical research is 2) comparison with the load-displacement relation presented by the non-linear analysis as an experimental research; evaluation of maximum the flexural strength with the displacement ductility ratio and design criteria. The experimental variables were concrete compressive strength and types of reinforcing bars used. The cast iron ratios of all specimens were fixed. For GFPR reinforced bars without yield strength, unlike reinforced bars, a total of four specimens were fabricated by applying tensile strength. The force histories of all the specimens were subjected to one - point repetition at the free ends of beams in accordance with the interlayer displacement ratio proposed in KBC 2016.
An an experiment result, all beam - column connection specimens were flexed and fractured in beams. Sinusoidal cracks in columns due to compressive strength of concrete differed. The reason for this is that GFRP reinforced bars pulled ? out phenomenon was more likely to occur in normal strength concrete than in high strength concrete so the bending stress occurring in the beams was fail in being transmitted in the direction of the cross section of the column. The yield strength at an initial bending crack was about 20 ~ 40% of peak load regardless of the type of reinforcement used. The specimens using GFRP reinforced bars after the initial flexural crack was low in stiffness due to the low modulus of elasticity compared to the specimens with the reinforced bars. For the specimen using steel bars after the peak load, the experiment was terminated due to the peeling of shear concrete and the buckling of cast iron rods with increasing displacement. On the other hand, the specimen using GFRP reinforced bars, the experiment was terminated in the next cycle due to the pulling-out of the reinforced bars after the peak load. The maximum flexural strength was about 22% lower for the specimens using GFPR reinforced bars than for the reinforced bars. On the other hand, the maximum bending strength through the equivalent stress block proposed by ACI 318-14 was 1.3 times as safe. The displacement ductility ratio of GFRP rebars according to concrete compressive strength was found to be more effective in high strength concrete. As a result of the test results of all the specimens, Based on the beam length and cross - sectional finite element method, the load-displacement relationship from the two - dimensional nonlinear analysis found a good agreement with the experimental results.

#GFRP 보강근 #고강도 콘크리트 #고강도 철근

제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 필요성 3
1.2 연구의 목표 3
1.3 연구내용 및 범위 3
1.4 연구방법 5
제 2 장 설계기준 및 기존연구 분석 8
2.1 설계기준 8
2.1.1 휨 설계 8
2.1.2 인장철근의 정착길이 9
2.2 FRP 보강근 부착성능에 대한 기존연구 10
2.2.1 김태영 등 10
2.2.2 이영학 등 10
2.2.3 정우태 등 11
2.2.4 손병락 등 11
2.2.5 임동원 등 12
2.3 기존 FRP 보강근을 사용한 보의 휨 거동평가 12
2.3.1 Benmokrane et al. 12
2.3.2 이상호와 안상호 13
2.3.3 오홍섭과 안광열 13
2.3.4 최봉섭 13
2.3.5 김희성 14
2.3.6 하기주와 이동근 14
제 3 장 실험 15
3.1 일반사항 15
3.2 실험체 계획 16
3.3 사용재료 17
3.3.1 콘크리트 배합 및 특성 17
3.3.2 강재의 특성 20
3.3.3 GFRP 보강근의 특성 21
3.4 실험체 가력 및 측정방법 23
3.5 실험결과 및 분석 25
3.5.1 균열진전 및 파괴양상 25
3.5.2 횡하중-횡변위 관계 28
3.5.3 최대 휨 내력 34
3.5.4 연성 35
3.5.5 휨 강성 36
3.6 소결 39
제 4 장 횡하중-횡변위 예측을 위한 2차원 비선형해석 절차 41
4.1 일반사항 41
4.1.1 기본가정 42
4.1.2 단면해석 42
4.1.3 하중과 변위산정 45
4.1.4 재료의 구성방정식 47
4.1.5 해석절차 요약 49
4.2 2차원 비선형 해석과 실험결과와의 비교 51
4.2.1 하중-처짐 곡선 51
4.2.2 내력 51
4.2.3 소결 54
제 5 장 결 론 55
참고문헌 57
부 록 (기호) 60
Abstract 63

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	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

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