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탄소섬유쉬트로 측면 보강된 철근콘크리트 보의 구조적 거동 ( Structural Behavior of the RC Beam Strengthened at Side with Epoxy-Bonded Carbon Fiber Sheet )

신영수   최완철   홍기섭   홍영균  
  • 초록

    탄소섬유 쉬트로 측면 밑면에 보강된 보에 대해서 실험적으로 연구하였다. 탄소섬유의 보강길이, 두께, 탄소 섬유 쉬트의 접착부의 등을 변수로 하여 보강된 보의 보강성능, 보강효과, 파괴후 거동 등을 파가하기 위하여 8개의 실험체를 제작하였다. 먼저 제작된 보 시험체는 파괴하중의 70%까지 가력하여 휨 균열을 발생시켜 실제 구조물에서 발생할 수 있 는 손상을 받은 보로 만들어 탄소섬유 쉬트를 에폭시로 부착하여 보강한 후 파괴시까지 다시 가력하였다. 이 실험결과를 보강이 되지 않는 철근콘크리트로 실험체의 거동과 비교하여 실험변수에 따른 보강효과, 처짐 조 절,하중-처짐관계, 파괴형상 등을 파악하였다. 연구 결과는 다음과 같다. (1)탄소섬유쉬트를 길이 1.5m,1.9m,3겹으로 밑면에 접착한 경우 강도는 증가하였으나 판단부에서 콘크리트 의 사인장파괴(peeling)가 발생하면서 급격히 강도가 감소되었으며 1겹을 보강한 시험체에서는 밑면과 밑면 및 측면에 접착한 경우 모든 중앙부에서 탄소섬유 쉬트가 파단되는 인장파괴 현상이 발생하였다. 밑면과 측 면을 3겹으로 보강한 시험체는 압축파괴로 나타났으며 파괴후 보강판이 좌굴되었다. (2)탄소섬유쉬트에 의한 측면 보강효과는 밑면만 보강한 경우와 비교하여 처짐 조절 기능, 휨강성 및 최대 휨 강도의 발현에서 우수하였으며 최대 35%정도 휨강성 증가효과가 있는 것으로 나타났다. (3)탄소섬유 쉬트의 단부탈락을 방지하기 위해서는 보강 길이가 충분히 확보되어야하며 탄소섬유 쉬트의 단 부를 U형태로 보강하여 안정된 구조적 거동을 얻을 수 있으나 최대 휨 모멘트를 85%이하가 되도록 조절할 필요가 있다. (4)보의 밑면과 측면을 동시에 보강할 경우 증가가 큰것으로 나타났으며 탄소섬유 자체의 파단이 발생하지 않을 경우 보강 길이 및 보강 부위가 강성 및 강도 발현에 중요한 변수가 된다. (5)탄소섬유 쉬트로 1겹으로 보강하는 경우 하중-처짐 거동에서 강도의 증진효과가 낮고 강성증진도 기대하 기 어려운 것으로 나타났다. (6)탄소섬유 쉬트로 보강된 철근콘크리트 보는 완전 합성거동으로 가정하여 설계 및 해석할 수 있다.


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