신뢰성 해석 고찰

증가함에 따라 모멘트거리가 증가하면서 철근비가 줄어들고 CFRP의 인장강도 가 증가하는 것을 볼 수 있다. 이런 이유로 인해 슬래브두께가 증가하면서 신뢰 성 지수가 증가하는 것을 알 수 있다. 지간길이가 증가하면서 신뢰성지수가 감소 하는이유도 철근비의 증가에 따른 영향으로 사료된다.

그림 4.5a를 보면 CFRP시트수 n이 2와 3일때 슬래브 두께가 증가해도 신뢰 성 지수가 감소하는 것을 볼 수 있는데 이는 슬래브두께가 증가하면서 CFRP인 장강도가 파단과 이탈방지를 위한 부착계수인 k_m의 영향으로 최대값에 도달했기 때문에 그만큼 철근량이 증가하여 신뢰성지수가 감소한 것으로 사료된다.

4.5.3 강도감소계수(ψ ) 적정성 검토.

본 논문에서는 CFRP로 보강된 철근콘크리트 슬래브교의 휨에 대한 설계에 CFRP의 강도감소계수(ψ )의 값으로 ACI의 추천값인 0.85를 적용하여 설계를 하 였는데 표 4.7에 신뢰성 결과가 나타나있다.

보강된 단면에 대해 지간이 9m이고 슬래브두께가 최소일때 신뢰성지수는 4.267～4.328이고, 지간이 12m일때 4.272～4.420, 지간이 15m일때 4.177～

4.459, 지간이 18m일때 4.004～4.306의 값을 나타냈다. 이는 신뢰성 지수가 최 소 4.004에서 최대 4.459까지의 값을 나타내어 기존연구의 목표신뢰성 지수인

T= 3.5(NOWAK,1993)보다 큰 값을 나타내어 적정한 값을 나타냄을 알 수 있 다.

재료강도감소계수란 재료의 특성에 따라 결정되는 계수로서 일반적으로 1.0보 다 작은값을 취하게 되므로 본 연구에서는 재료강도감소계수(ψ )의 값을 0.85～

1.0까지 변화시켜 철근콘크리트 슬래브교의 휨에 대한 설계를 수행하여 구조물 의 안전성에 대해 적정한지를 검토하였고 그 결과는 표 4.7 및 그림 4.7과 같다.

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-Table 4.7 Reliability indices per CFRP strength reduction factors 구분hdψ=0.85ψ=0.90ψ=0.95ψ=1.00 n=1n=2n=3n=1n=2n=3n=1n=2n=3n=1n=2n=3 9m

48434.3284.3804.2674.2434.2094.0364.1564.0263.7984.0693.8373.556 53484.3794.3594.0784.2854.1673.8074.1903.9723.5414.0943.7733.283 58534.4154.3333.9224.3134.1253.6204.2093.9143.3444.1053.6993.094 12m

60554.2724.4204.4154.2094.2994.2454.1434.1724.0674.0764.0403.881 65604.3244.4394.3524.2504.2894.1394.1754.1373.9184.0993.9813.692 70654.3494.4394.2524.2704.2804.0134.1914.1183.7704.1113.9543.524 15m

72674.1774.3764.4594.1364.2994.3494.0954.2194.2334.0524.1364.113 77724.2554.4414.4864.2044.3434.3474.1514.2414.2014.0964.1354.050 82774.2894.4754.4724.2294.3544.3044.1684.2324.1284.1074.1083.946 18m 84794.0044.1934.3063.9764.1414.2333.9484.0894.1573.9204.0354.079 89844.0594.2604.3654.0254.1964.2743.9904.1314.1803.9554.0644.083 94894.1084.3124.4004.0674.2364.2914.0264.1574.1783.9844.0764.061

n=1

3.500 3.600 3.700 3.800 3.900 4.000 4.100 4.200 4.300 4.400 4.500

9 12 15 18

지간(L)

신뢰성지수

0.85 0.9 0.95 1

Fig 4.7a Reliability indices per spans(n=1)

n=2

3.500 3.600 3.700 3.800 3.900 4.000 4.100 4.200 4.300 4.400 4.500

9 12 15 18

지간(L)

신뢰성지수

0.85 0.9 0.95 1

Fig 4.7b Reliability indices per spans(n=2)

n=3

3.000 3.200 3.400 3.600 3.800 4.000 4.200 4.400

9 12 15 18

지간(L)

신뢰성지수

0.85 0.9 0.95 1

Fig 4.7c Reliability indices per spans(n=3)

Ⅴ. 결론

본 연구에서는 신뢰성 이론을 이용하여 AASHTO LRFD 설계기준에 의해 CF RP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) Sheet로 보강된 철근콘크리트 슬래브교의 휨강도를 검토하였다. 본 연구에 사용된 신뢰성이론은 Rackwitz-Fiessler(1978)의 신뢰성 이론을 사용하였으며 하중모델은 LRFD HL-93 하중을 적용하였으며 하 중변수의 통계자료는 Nowak(1993)의 자료를 통해 적용하였다.

본 연구는 CFRP부착에 따른 철근콘크리트 슬래브교의 철근비 변화, 교량 지 간에 따른 철근비 변화와 신뢰성 지수, 철근비의 증감에 따른 신뢰성 지수의 변 화를 알아보았고 신뢰성 이론을 이용한 CFRP 재료강도감소계수의 적정성을 검 토하였다. 본 연구의 결론을 요약하면 다음과 같다.

1) 일반적으로 CFRP부착수가 커질수록 신뢰성 지수가 증가하여 안전성의 측면에서 CFRP 보강은 효과적으로 나타났다.

2) 지간별 슬래브두께가 증가할수록 파괴확률이 줄어들어 슬래브 두께는 클수 록 효과적이다.

3) 신뢰성해석 결과 대체적으로 CFRP보강시 안전성이 증가하지만 짧은 지간 일수록 과다보강은 상대적으로 파괴확률이 커지므로 보강비가 제한되어야 한다.

4) ACI설계식에서 사용된 재료강도감소계수의 값인 0.85를 대입했을때 AASHTO 시방서의 목표신뢰성지수보다 큰값을 나타내어 안전성의 측면에 서 최소한의 조건을 만족하고 있다.

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