석사학위논문 석사학위논문 석사학위논문 석사학위논문
퍼포본드 퍼포본드 퍼포본드
퍼포본드 전단연결판을 전단연결판을 전단연결판을 전단연결판을 이용한 이용한 이용한 이용한 FRP-
FRP- FRP-
FRP-콘크리트합성 콘크리트합성 콘크리트합성 방안 콘크리트합성 방안 방안 방안 Perfobond
Perfobond Perfobond
Perfobond Rib Rib Rib Rib Shear Shear Shear Shear Connecting Connecting Connecting Connecting Plate Plate Plate Plate for
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국민대학교 국민대학교 국민대학교
국민대학교 대학원 대학원 대학원 대학원 건설시스템공학부 건설시스템공학부 건설시스템공학부 건설시스템공학부
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2007 2007 2007
2007
퍼포본드 퍼포본드 퍼포본드
퍼포본드 전단연결판을 전단연결판을 전단연결판을 전단연결판을 이용한 이용한 이용한 이용한 FRP- FRP-
FRP- FRP-콘크리트합성 콘크리트합성 콘크리트합성 방안 콘크리트합성 방안 방안 방안
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지도교수 지도교수 지도교수
지도교수 최 최 최 석 최 석 석 석 환 환 환 환
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이 論 論文 論 論 文 文 文을 을 을 을 碩 碩士 碩 碩 士學 士 士 學 學 學位 位 位 位 請 請求 請 請 求 求 求論 論 論 論文 文 文 文으로 으로 提 으로 으로 提 提 提出 出 出 出함 함 함 함
2007 2007 2007
2007년 년 년 7 년 7 7 7월 월 월 월 일 일 일 일
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審査 査 査 査委 委 委 委員 員 員長 員 長 長 長 이 이 이 이 성 성 성 성 우 우 우 인 우 인 인 인 審
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차 차 차 차 례 례 례 례
요 요 요 지지지 제 제
제 111장장장 서서서 론론 ·론···111
1.1연구 배경 ···1
1.2연구 목표및 내용 ···4
1.3연구 현황 ···5
제 제 제 222장장장 본본본 론론론 ···111111 2.1실험 개요 ···11
2.2실험 결과 ···20
2.3결과 분석 ···36
2.4강도평가식 산정 ···42
제 제
제 333장장장 결결결 론론론 ···444999 참
참
참고고고문문문헌헌헌 ···555000 A
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표 표
표 표 목 목 목 목 차 차 차 차
표 2.11차 실험체 개요 ···14
표 2.22차 실험체 개요 ···15
표 2.3GFRP Plate물성치 ··· 17
표 2.41차 콘크리트 압축 강도 ··· 17
표 2.52차 콘크리트 압축 강도 ···18
표 2.61차 실험체들의 결과 ···22
표 2.72차 실험체들의 결과 ···26
표 2.8실험체에 따른 강도평가식 계수 α··· 45
표 2.9실험체에 따른 α의 분산과 표준편차 ··· 48
표 2.10실험 파괴하중과 강도평가식 예상하중 비교 ···49
그 그
그 그 림 림 림 림 목 목 목 목 차 차 차 차
그림 1.1FRP-콘크리트 합성 바닥판 ··· 2
그림 1.2스터드 전단 연결재와 퍼포본드 전단연결판 ···5
그림 1.3Push-outtest실험체 제원 ··· 8
그림 1.4기존의 퍼포본드와 ㄱ-형 퍼포본드의 차이점 ···9
그림 2.1실험체의 형상 ··· 13
그림 2.2실험체의 제원 ··· 13
그림 2.31차 실험체 FRP 전단연결판의 형상 ··· 14
그림 2.42차 실험체 FRP 전단연결판의 형상 ··· 16
그림 2.5실험체 제작 전경 ··· 18
그림 2.6실험 전경 ··· 19
그림 2.7센서의 설치 위치 ··· 19
그림 2.81차 실험체의 파괴 유형별 상대변위-하중의 관게 ··· 23
그림 2.9D25-H1상대변위-하중 관계 ··· 27
그림 2.10D25-S240상대변위-하중 관계 ··· 27
그림 2.11D25-S160상대변위-하중 관계 ··· 28
그림 2.12D25-R4상대변위-하중 관계 ··· 28
그림 2.13D25-R3상대변위-하중 관계 ··· 29
그림 2.14D25-R2.5상대변위-하중 관계 ··· 29
그림 2.15D25-R2상대변위-하중 관계 ··· 30
그림 2.16D30-S240상대변위-하중 관계 ··· 30
그림 2.20D35-H1상대변위-하중 관계 ··· 32
그림 2.21D35-S160상대변위-하중 관계 ··· 33
그림 2.22D40-H1상대변위-하중 관계 ··· 33
그림 2.23D50-H1상대변위-하중 관계 ··· 34
그림 2.24콘크리트 파괴된 실험체의 모습 ··· 34
그림 2.25FRP 파단이 발생한 실험체의 모습 ··· 35
그림 2.26구멍 다웰 효과에 의한 콘크리트 파괴 모습 ··· 35
그림 2.27구멍의 면적에 따른 파괴하중 ··· 37
그림 2.28구멍의 직경-간격비와 파괴하중의 관계 (D25)··· 39
그림 2.29구멍의 직경-간격비와 파괴하중의 관계 (D30)··· 39
그림 2.30전단연결판 두께에 다른 파괴 하중 ··· 41
그림 2.31구멍의 개수에 따른 강도평가식 계수 α··· 46
요 요 요 요 지 지 지 지
FRP-콘크리트 합성 바닥판은 하이브리드 바닥판으로서 FRP와 콘크리트의 합성방안이 중요하다.합성 방안은 물리적 합성과 화학적 합성이 있으며 이 중 물리적 합성은 퍼포본드 전단연결판을 이용한다.
Pull-outtest를 통해 퍼포본드 전단연결판의 성능을 평가하였다.구멍 의 직경,구멍의 간격과 구멍의 직경비,전단연결판의 두께 그리고 구 멍의 형상에 따른 파괴하중에 대해 분석을 하였다.
FRP 퍼포본드 전단연결판의 구멍의 직경은 커질수록 콘크리트의 다웰효과가 증가하면서 콘크리트 파괴 하중이 증가하지만,이는 직경이 40mm인 경우까지 증가를 한다.이 후에는 FRP 순단면적의 감소에 의 해 FRP 전단연결판의 파단이 발생한다.
FRP 퍼포본드 전단연결판의 구멍의 개수가 증가할수록 콘크리트 다웰 효과가 증가하여 파괴하중이 증가함을 볼 수 있다.구멍의 간격비 가 2.5이하이면 오히려 구멍의 간섭효과로 인해 파괴하중이 증가하지 않는다.
논문에서 제안하는 강도 평가식은 ∙ ∙∙
′.이며, 이 강도 평가식은 실제 실험체들의 파괴하중과 비교하면 실험값과 예 측값의 비에 대한 평균은 1.058이며,표준편차는 0.12이다.퍼포본드 전 단연결판의 설계는 콘크리트 다웰 효과에 의해 콘크리트 파괴가 발생 하도록 설계를 해야한다.제 제 제1 1 1장 장 장 서 서 서 론 론 론
1 1
1. . . 1 1 1연 연 연구 구 구 배 배 배경 경 경
FRP-콘크리트 합성 바닥판(FRP-ConcreteCompositeDeck)은 철근 콘 크리트 바닥판의 인장 균열로 인한 내부철근의 부식 특히 해안이나 눈이 많이 내리는 지역에 염화칼슘을 사용하는 경우 내부 철근의 급격한 부식을 초래하여 바닥판의 강성을 저하하는 단점을 보완할 수 있는 하이브리드 구 조물이다.
FRP-콘크리트 합성 바닥판의 특성은 압축부에는 콘크리트를 인장부에 는 다중 튜브 형상을 갖는 FRP모듈을 사용하여 철근 부식과 같은 강성저 하를 막을 수 있다.FRP모듈은 시공 단계에서는 거푸집 대용으로 사용하 고 사용 중에는 콘크리트와 합성된 구조부재로서 역할을 한다.그리고 FRP-콘크리트 합성 바닥판은 일반 바닥판에 비해 시공기간이 크게 단축되 며.FRP 바닥판에 비해 단면의 강성이 크기 때문에 사용하중 상태에서의 처짐,진동문제도 극복할 수 있다.
이와 같은 개념을 도입한 FRP-콘크리트 합성 바닥판은 미국,일본 등 외 국에서 시공된 바 있다. 국내에서는 한국건설기술연구원에서 2002년부터 2006년까지 개발하고 있는 무강재 바닥판이 유일하다.
그림 1.1과 같은 FRP-콘크리트합성바닥판에서 중요한 부분은 이형 재료 간의 합성이다.FRP-콘크리트 합성 바닥판의 합성 방안으로는 규사코팅과 전단연결판이 있다.규사코팅은 강바닥판의 아스팔트 접착에 사용되는 방 법으로 FRP 상부 플랜지 위에 에폭시를 통하여 규사를 접착하는 것이다.
그리고 전단 연결판은 강-콘크리트 합성바닥판 또는 CFT (ConcreteFilled Tube)거더 등에 사용되는 퍼포본드의 개념을 이용하여 FRP모듈과 일체 로 제작된 FRP 상부 플랜지 위에 돌출된 판부재이다.
퍼포본드 전단 연결판은 플레이트 형태의 리브에 설치된 여러 개의 구멍 에 충진되는 콘크리트의 다웰 효과 등으로 전단에 저항하는 구조로서 강거 더와 콘크리트 바닥판의 합성을 위해 개발되었다.
퍼포본드 전단연결판에 대한 연구는 주로 I-형 강거더와 콘크리트 바닥 판의 합성을 대상으로 수행되어 설계식과 시공 예가 소개되었으며,기존의 스터드 전단연결재에 비해 퍼포본드 전단연결판의 장점은 피로에 대한 저 항과 시공성능의 우수함이다 (Veldanda등,1992;Sara등,2002).국내에
그 그
그림림림 111...11F1FFRRRPPP---콘콘콘크크크리리리트트트 합합성합성성 바바바닥닥닥판판판
이와 같은 퍼포본드 전단연결판의 우수한 전단저항 성능은 FRP-콘크리 트 접합부의 합성에도 적용될 수 있으리라 판단된다.그러나 FRP로 제작 된 퍼포본드 전단연결판을 사용한 FRP-콘크리트 접합부의 거동은 강재 퍼 포본드 전단연결판에 의한 강거더-콘크리트의 합성거동과는 많은 차이를 보일 것으로 예상된다.본 논문은 퍼포본드 전단연결판의 성능에 영향을 줄 것으로 예상되는 변수들을 두어, 실험을 통해 구조 성능을 평가하고자 한 다.
1 1
1. . . 2 2 2연 연 연구 구 구 목 목 목표 표 표 및 및 및 내 내 내용 용 용
본 연구에서 제안하는 FRP 퍼포본드 전단연결판은 기존의 강재 퍼보본 드 리브와 달리 콘크리트의 다웰 작용으로 하중을 전달하는 구조이다.또 한,판의 모재를 이루는 재료가 다르기 때문에 강재 퍼포본드 리브와 다른 거동 특성을 나타낼 수 있다.본 연구에서는 FRP 퍼보본드 전단연결판의 거동특성을 실험을 통해 파악하고,이를 기반으로 강도평가식을 도출하는 것을 연구 목표로 한다.다음은 각 연구목표에 따른 연구내용이다.
1 1
1)))전전전단단단성성성능능능평평평가가가
콘크리트 다웰 효과에 의해 지지하는 FRP 퍼포본드 전단연결판의 거동 특성을 분석하기 위해 구멍 직경,구멍 간격 및 개수,FRP판 두께,구멍 형 상 등을 실험변수로 전단 성능평가를 수행하고 그 결과를 분석하였다.
2 2
2)))강강강도도도평평평가가가식식식의의의 산산산정정정
FRP 퍼포본드 전단연결판의 설계과정에서 콘크리트 다웰 효과에 의한 강도를 구할 수 있는 강도 평가식을 제안하였다.
1 1
1. . . 3 3 3연 연 연구 구 구 현 현 현황 황 황
FRP-콘크리트 합성바닥판에 대한 연구 중 퍼포본드 전단연결판을 이용 한 합성은 국내외에서 연구된 사례가 드물다.그래서 국내외 강거더와 콘크 리트 바닥판의 합성 연구 중 퍼포본드 합성에 관련된 연구에 대해 조사했 다.퍼포본드 리브 전단연결판의 강도평가식에 대한 연구는 1990년대 초반 부터 꾸준히 이루어졌으며,도로교뿐만 아니라 콘크리트 충전강관에 퍼포 본드 리브 전단연결판을 사용하여 철도교에 적용된 사례도 있다.그림 1.2 는 스터드 전단연결재와 퍼포본드 전단연결판의 차이를 보여준다.
그그그림림림 111...222 스스스터터터드드드 전전전단단단연연연결결결재재재와와와 퍼퍼퍼포포포본본본드드드 전전전단단단연연연결결결판판판
Oguejiofor등(1994)은 I-형 강거더에 새로운 형식의 전단 연결판으로서, 강 플레이트에 구멍을 둔 형식의 퍼포본드를 제안하였다.퍼포본드 전단연 결판는 구멍에 횡방향 철근을 두어 기존의 스터드 전단연결재보다 개선된 합성 작용을 할 수 있도록 한 형식이다.
이 논문에서는 40개의 실험체에 대해 리브의 길이,구멍의 개수에 따른 push-out실험을 하였으며,이를 통해 식 1.1과 같은 퍼포본드 리브의 강도 평가식을 제안하였다.
또한 Oguejiofor등(1997)은 실제 크기의 실험체에서 변수로 리브의 구멍 의 개수,구멍에 횡방향 철근의 적용 그리고 와이어 매시의 유무에 따른 실 험을 하였다.이 외에 Push-out실험을 통해 퍼포본드의 성능을 평가 하였 다.
Oguejiofor등(1994)․(1997)은 직경의 2.5배 되는 구멍과 구멍사이의 간 격이,구멍의 개수가 늘어남에 따라,퍼포본드 리브 성능이 향상된다는 것 을 보여주었다.그리고 퍼포본드 전단 연결판은 콘크리트의 강도에 따라 변 한 다는 사실을 서술하였다.
1994년 논문에서 강도평가식은 식 1.1을 기준하여 만들었다.실험을 통한 계수들에 대한 값을 적용하여 식 1.2를 제안하였다.
식1.1첫 번째 항은 퍼포본드 리브 전단연결판 바로 밑 콘크리트 슬래브의 할 렬 인장 저항효과,두 번째 항은 횡방향 철근의 저항효과 그리고 세 번째 항은 홀에 형성된 콘크리트의 다웰 효과로 정의했다.이 식은 길이방향의 콘크리트 전체가 할렬 인장에 저항한다는 가정에 의해 구성된 식으로 콘크 리트의 할렬 인장에 대한 저항과 횡방향 철근의 효과가 과다적용 되었다.
식 1.3은 퍼포본드 전단연결판을 적용한 실험체의 실험결과보다 약 2배 큰 전단강도를 예측한 것으로 나타났다.
1997년 논문에서는 강도 평가식을 식 1.3과 같이 제안하였다.식 1.3은 식 1.2와 비교하면,콘크리트 슬래브의 할렬파괴를 지압파괴로 변환하였고,횡 방향 철근의 구속 효과 감소 그리고 콘크리트 다웰 효과 증가를 보인다.
식1.3Medberry등(2002)은 Oguejiofor등(1997)의 강도평가식에 대한 평가를 위해 push-out실험을 수행하였다.push-out실험은 그림 1.3과 같은 실험 체를 이용한 실험이다.그리고 퍼포본드 성능에 기여하는 주된 메카니즘은 콘크리트의 슬래브,콘크리트와 강 플랜지 사이의 부착,콘크리트의 다웰 효과 그리고 횡방향 철근을 정의했다.
콘크리트 슬래브의 경우 슬래브의 깊이와 퍼포본드 전단연결판 이하 부 분의 높이,그리고 콘크리트의 압축강도에 의해 영향을 받는다.콘크리트와 강 플랜지 사이의 부착은 작은 값으로 성능에 중요치 않은 부분이다.
이는 실험적인 결과를 바탕으로 결정하며,플랜지의 폭과 콘크리트와 강 플랜지의 접촉면의 길이에 의해 결정된다.퍼포본드의 구멍안의 콘크리트 다웰 효과는 이면 전단에 대한 볼트와 같은 작용을 한다.즉 콘크리트의 다
웰 효과는 단면부의 면적과 공칭 전단 강도를 적용하는 방법을 통해 예측 할 수 있음을 보여준다.
그그그림림림 111...33P3PPuuussshhh---oououutttttteeesssttt실실실험험험체체체 제제제원원원
국내에서의 퍼포본드와 관련된 연구는 정철헌 등(2005)이 있으며,이 연 구는 퍼포본드의 구조적 성능이 향상된 ㄱ-형 퍼포본드를 개발하여 원형강 관 거더와 콘크리트 바닥판의 합성에 적용에 되었다.그림 1.4는 원형거더 의 퍼포본드와 ㄱ-형 퍼포본드 전단연결판의 개략적인 그림이다.
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그그림림림 111...444기기기존존존의의의 퍼퍼퍼포포포본본본드드드와와와 ㄱㄱㄱ---형형형 퍼퍼퍼포포포본본본드드드의의의 차차차이이이점점점
논문에서는 실험과 유한요소해석을 통해 다음 식 1.4와 같은 전단강도 평 가식을 제안하였다.
첫 번째 항은 리브 전면 콘크리트의 지압저항의 기여성분,두 번째 항은 구멍에 콘크리트 다웰작용의 기여 성분이다.세 번째 항은 횡방향 철근의 기여성분이며,마지막 항은 리브 머리 부분의 ㄱ-형 플레이트의 전단강도 에 기여하는 부분이다.
′
식1.4제 제 제2 2 2장 장 장 본 본 본 론 론 론
2 2
2. . . 1 1 1실 실 실험 험 험 개 개 개요 요 요
퍼포본드 전단연결판의 구조 성능을 평가하기 위한 FRP-콘크리트 접합 부 실험은 1차 실험(2006년 실행)과 2차 실험(2007년 실행)으로 수행하였 다.1․2차 실험체 시편의 형상을 도시한 그림 2.1과 실험체 시편의 제원을 도시한 그림 2.2와 같이 두께가 4,8mm인 FRP판을 인발 공정으로 제작하 여 폭 80mm,길이 850mm의 크기로 절단한 후,200⨯200⨯550mm 크기의 콘크리트 블록 중앙에 FRP 판이 위치하도록 설치하고 콘크리트를 타설하 는 방식으로 제작하였다.모든 실험체에서 FRP-콘크리트 부착면의 길이는 480mm가 되도록 하였으며 그립부는 그림 2.2와 같이 보강을 하였다.FRP 전단연결판을 둘러싸는 콘크리트는 100 간격으로 D10철근을 띠철근 형태로 조강하여 얘기치 못한 파괴를 방지하였다.
실험체 시편은 표 2.1․2.2처럼 1차 실험에서는 구멍의 직경 및 간격 구 멍의 형상 그리고 FRP 전단연결판의 두께를 변수로 시편 3개를 제작하었 으며,2차 실험에서는 구멍의 직경과 간격을 변수로 하여 실험체 당 3개를 제작하였다.그리고 1차년도의 S 실험체를 제외하고는 모든 실험체 FRP 전단연결판 표면에 윤활제를 도포하였다.그리고 2차 실험체는 다웰 효과에 대한 분석을 위해 모든 실험체에 대해 윤활제를 도포하였다.그림 2.3․2.4 는 FRP 전단연결판의 실험체에 따른 형상을 도시하였다.
콘크리트의 압축 강도(fck)는 1차년도 실험에서는 평균은 28.4MPa이었고 ,2차년도 실험체의 압축강도는 58.12MPa이었다.FRP 판의 인장강도(fu) 는 345MPa,탄성계수는 39.7GPa이다.표2.3에 정렬된 FRP 퍼포본드 전단 연결판의 재료 특성은 쿠폰 테스트를 통해 얻은 데이터들이다.
실험 방법은 FRP전단연결판을 아래쪽으로 향하게 하여 고정시키고,콘 크리트 부재를 그림 2.6․2.7과 같이 지그를 이용하여 인발하는 방법이다.
실험은 1000kN 용량의 UTM에서 실시하였으며 하중 재하 속도는 초기부 터 변위 10mm까지는 0.5mm/min으로 그 이후부터는 1.0mm/min으로 실 시하였다.실험의 데이터 측정을 위해 액츄에이터로부터 하중과 변위를 얻 었으며,상대변위를 구하기 위해 지그와 FRP에 변위계를 이용하여 데이터 를 측정하였다.위 데이터는 결과 분석 시 지그의 변위에서 FRP의 변위를 제거한 상대변위를 얻고자 함이다.
그 그
그림림림 222...111 실실험실험험체체체의의의 형형형상상상
그
그그림림림 222...222 실실실험험험체체체 제제제원원원
실험체명 D (직경) (mm)
S (간격)
(mm) S/D N (구멍 개수)
시편
개수 비고
S - - - - 3 윤활제
미사용 D40-S120 40 120 3 4 3 윤활제 사용 D40-S160 40 160 4 3 3 〃 D30-S160 30 160 5.33 3 3 〃
D40-S160-4T 40 160 4 3 3 〃 D40-S160-H 40 160 4 3 3 〃
표 표
표 222...111111차차차 실실실험험험체체체 개개개요요요
480
S
60 3@120 60
D40-S120
80 2@160 80
D40-S160
D30-S160 H-D40-S160
전단연결판의 높이 :
실험체명 D (직경) (mm)
S (간격)
(mm) S /D N
(구멍 개수)시편 개수 비고
D25-H1 25 - 1 3 윤활제
사용 D25-S240 25 240 9.6 2 3 〃 D25-S160 25 160 6.4 3 3 〃
D25-R4 25 100 4 4 3 〃
D25-R3 25 75 3 6 3 〃
D25-R2.5 25 62.5 2.5 7 3 〃
D25-R2 25 50 2 9 3 〃
D30-H1 30 - - 1 3 〃
D30-S240 30 240 8 2 3 〃
D30-R4 30 100 4 4 3 〃
D30-R3 30 75 3 6 3 〃
D30-R2.5 30 62.5 2.5 7 3 〃
D30-R2 30 50 2 9 3 〃
D35-H1 35 - - 1 3 〃
D35-S160 35 160 4.57 3 3 〃
D40-H1 40 - - 1 3 〃
D50-H1 50 - - 1 3 〃
표 표
표 222...222222차차차 실실실험험험체체체 개개개요요요
구분 8T-Plate 4T-Plate 비고
섬유방향
인장탄성계수,GPa 39.7 41.1 압축탄성계수,GPa 11.1 -
인장강도,MPa 345 478 압축강도,MPa 322 416
섬유직각방향
인장탄성계수,GPa 21.8 17.7 압축탄성계수,GPa 7.29 -
인장강도,MPa 113 43.1 압축강도,MPa 127 95.0 면내전단강도,MPa 25.0 20.4 유리 섬유 함량,wt% 70.1 64.9
표 표
표 222...333GGGFFFRRRPPP PPPlllaaattteee물물물성성성치치치
설계 강도
콘크리트 압축강도 () 1 2 3 평균 비고
27 27.88 27.96 29.32 28.39
콘크리트 타설일 :2006.06.05 (증기 양생)
공시체 실험일:2006.6.12 퍼포본드 실험일 :2006.6.9-6.11 표표표 222...444111차차차 콘콘크콘크크리리리트트트 압압압축축축 강강강도도도
설계 강도
콘크리트 압축강도 () 1 2 3 평균 비고
27 56.45 60.07 57.8 58.12
콘크리트 타설일 :2006.09.12 (건조 양생)
공시체 실험일:2007.2.12 퍼포본드 실험일 :2007.1.22-2.2 표표표 222...555222차차차 콘콘크콘크크리리리트트트 압압압축축축 강강강도도도
그그그림림림 222...666실실실험험험 전전전경경경
그 그
그림림림 222...777센센센서서서의의의 설설설치치치 위위위치치치
2 2
2. . . 2 2 2실 실 실험 험 험 결 결 결과 과 과
111)))111차차 실차 실실험험험 결결결과과과
1차 퍼포본드 전단연결판을 사용한 FRP-콘크리트 접합부 실험체의 정적 실험 결과는 표 2.6에 정리하였다.예상 FRP파단 하중은 리브의 최소 순단 면 (FRP리브의 폭에 구멍의 직경을 제한 값)에 FRP의 인장 강도를 곱해 서 구한 값이다.
실험체들은 각 변수들의 상호 작용에 따라 크게 세 가지의 파괴형태를 나타내었다.구멍을 배치하지 않은 실험체에서는 FRP-콘크리트 접합면의 부착파괴가 발생하였다.FRP-콘크리트 부착 파괴형태를 갖는 실험체들은 낮은 극한하중을 나타내었으며 극한하중에 도달한 이후에 소폭의 하중감소 를 보이면서 상대변위가 지속적으로 증가되었다.
전반적으로 높은 파괴하중을 나타낸 실험체들은 FRP전단연결판이 파 단되면서 파괴에 도달하였다.극한하중에 도달한 후 FRP전단연결판의 파 단과 함께 급작스런 하중의 감소가 발생하며 경우에 따라 FRP전단연결판 의 FRP섬유가 단계적으로 파단되면서 계단 모양의 감소 형태를 나타내기 도 하였다.1차 실험체들의 대부분은 이와 같은 파괴형태를 나타내었다.
한편,D30-S160실험체는 극한강도 측면에서 FRP전단연결판이 파단된 실험체들보다 약간 작았으나 유사한 수준을 나타내었고,극한하중에 도달
소정의 하중저하가 발생되지만 FRP-콘크리트 간의 부착저항으로 인하여 점차 하중의 감소폭은 매우 작게 되고 상대변위는 지속적으로 증가되었다.
위와 같은 파괴형태에 따른 특징은 각 실험체의 하중-상대변위 그래프 를 통해서도 확인할 수 있다.FRP-콘크리트 접합면의 부착파괴,FRP전단 연결판의 파단 그리고 전단연결판의 구멍에 충진된 콘크리트의 파괴에 따 른 특징을 나타내는 대표적인 실험체들의 하중-상대변위 관계를 그림 2.8 에 비교하였다.
S-1실험체는 FRP-콘크리트 접합면의 부착파괴가 발생하였으므로 낮은 극한하중과 변위의 지속적인 증가를 관찰할 수 있고,FRP전단연결재의 파 단이 발생된 D40-S160-1실험체에서 높은 극한하중과 갑작스럽고 급격한 하중감소에 따른 취성파괴의 특징을 찾아볼 수 있다.전단연결판의 구멍에 충진된 콘크리트의 파괴가 유발되는 D30-S160-1실험체는 D40-S160-1과 비슷하게 거동하지만 약 90의 하중단계부터 비선형 거동과 지속적인 상 대변위의 증가를 살펴볼 수 있다.
실험체명
파괴 하중 및 파괴 모드
예상FRP 파단하중 실험체1 실험체2 실험체3 비고
평균 하중 모드 하중 모드 하중 모드
S 48.1 III 56.3 III 47.1 III 50.5 -
D40-S120 128.1 FFF 114.7 FFF 112.8 FFF 118.5 110.4
D40-S160 112.9 FFF 113.4 FFF 120.2 FFF 115.5 110.4
D30-S160 101.8 CCC 141.6 FFF 111.7 CCC 118.4 138.0
D40-S160
-4T 96.6 FFF 101.1 FFF 89.3 FFF 95.7 110.4 D40-S160
-H 127.3 FFF 127.6 FFF 154.6 FFF 136.5 110.4
※ (III):FRP-콘크리트 접합면의 부착파괴 (FFF):FRP 전단연결판의 파단
(CCC):콘크리트 전단파괴
표표표 222...666111차차차 실실실험험험체체체들들들의의의 결결결과과과
그그그림림림 222...88811차1차차 실실실험험험체체체의의의 파파파괴괴 유괴 유유형형형별별별 상상상대대대변변변위위위---하하하중중중의의의 관관관게게게
222)))222차차 실차 실실험험험 결결결과과과
2차 퍼포본드 전단연결판을 이용한 FRP-콘크리트 접합부 실험체의 정적 실험의 결과는 표 2.7에 정리하였다.2차 실험에서는 두 가지의 파괴 형태 를 보여주었다.2차 실험은 FRP퍼포본드 전단 연결판의 적합 단면을 찾기 위해 수행된 실험으로,25mm,30mm,35mm,40mm 그리고 50mm의 직경 을 갖는 실험체들과 구멍의 개수에 변화를 주어 수행한 실험들이다.
실험을 진행하던 중 실험체의 파괴하중 이후 하중이 증가하는 추세를 보 이는 실험체에 대해 관찰한 결과 FRP전단연결판의 편심에 의한 측면부의 마찰이 발생한 것을 발견했다.실패한 실험체로 간주하여 표 2.7에 표시를 하였으며 ,데이터를 적용할 수 없어 결과분석이나 강도평가식에서는 분석 을 제외하였다.
그림 2.10부터 그림 2.24는 각 실험체의 결과를 나타낸 그래프이다.예상 FRP 파단하중보다 작은 값에서 파괴가 발생한 실험체들은 콘크리트 파괴 를 보였다.FRP 파단을 보이는 실험체는 D30-R2.5,D35-S260,그리고 D50-H1이었다.1차 실험과 마찬가지로,FRP파단에 의한 파괴가 발생하는 실험체는 높은 하중 상태에서 파괴가 발생하고 하중이 계단형으로 감소하 였다.
반면 전단연결판 구멍에 충진된 콘크리트의 파괴에 의해 파괴가 발생한 실험체는 D25-H1,D25-S240,D25-S160,D25-R4,D25-R3,D25-R2.5, D30-H1,D30-S240,D35-H1그리고 D40-H1으로서 예상 FRP파괴하중보
단과 충진된 콘크리트의 파괴가 모두 발생하였는데 이는 FRP 전단연결판 의 극한 인장력과 구멍에 충진된 콘크리트의 전단력이 비슷한 수준임을 보 여주는 실험들이었다.
그림 2.25은 콘크리트 파괴가 발생한 실험체의 사진으로서 FRP판의 손상 이 보이지 않았다.그림 2.26은 FRP전단연결판의 파단된 실험체의 사진으 로 하중방향과 직각인 직경부에서 파단이 발생했다.각 FRP의 섬유가 파단 되어 FRP의 파단 메커니즘을 보여주는 자료이다. 그리고 그림2.27은 FRP 구멍에 충진된 콘크리트가 파괴된 형상으로 콘크리트 파괴시 하중이 급격 히 감소되지 않고 지속되는 이유를 보여주고 있다.
실실실험험험체체체명명명
파
파파괴괴괴 하하하중중중 및및및 파파파괴괴괴 모모드모드드 (((kkkNNN))) 예예예상상상 F F FRRRPPP 파파파단단단 하하하중중중
비 비비고고고 실
실
실험험험체체체111 실실실험험험체체체222 실실실험험험체체체333 평 평 평균균균 하
하
하중중중 모모모드드드 하하하중중중 모모모드드드 하하하중중중 모모모드드드
D25-H1 68.08* CCC 222888...404400 CCC 76.41* CCC 28.40 151.8 D25-S240 333555...777444 CCC 444555...949944 CCC 555555...666333 CCC 45.77 151.8 D25-S160 666555...888555 CCC 777999...494499 CCC 777888...333666 CCC 74.56 151.8 D25-R4 999666...666000 CCC 999777...313311 CCC 888777...888888 CCC 93.93 151.8 D25-R3 111444222...222999 CCC 171.59* CC 1C 14144999...414411 CCC 145.85 151.8 D25-R2.5111777000...111111 CCC 143.49* CCC 117177333...252255 CCC 171.68 151.8 D25-R2 111555999...444666 CCC 157.76 F 152.77 F 159.46 151.8 D30-H1 55.94* CCC 62.64* CCC 333777...111999 CCC 37.19 138.0 D30-S240 888000...666333 CCC 888999...555555 CCC 777777...555333 CCC 82.57 138.0 D30-R4 111333999...444444 CCC 137.79 F 150.29 F 138.62 138.0 D30-R3 111555222...555777 CCC 139.91 F 111555444...888333 CCC 149.11 138.0 D30-R2.5 152.47 F 149.41 F 152.71 F 151.53 138.0
D30-R2 N.A. --- N.A. --- N.A. --- N.A. 138.0
FRP 파괴예상
실험 미실시 D35-H1 80.85* CCC 87.46* CCC 666222...444222 CCC 62.42 124.2
표표표 222...777222차차차 실실실험험험체체체들들들의의의 결결결과과과
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 5 10 15 20 25 30
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D25-H1-1 D25-H1-2 D25-H1-3
그
그그림림림 222...999DDD222555---HHH111상상상대대대변변변위위위---하하하중중중 관관관계계계
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D25-S240-1 D25-S240-2 D25-S240-3
그 그
그림림림 222...111000DDD222555---SSS224244000상상상대대대변변변위위위---하하하중중중 관관관계계계
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 5 10 15 20 25 30
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D25-S160-1 D25-S160-2 D25-S160-3
그 그
그림림림 222...111111DDD222555---SSS116166000상상상대대대변변변위위위---하하하중중중 관관관계계계
0 20 40 60 80 100 120
Load (kN)
D25-R4-1 D25-R4-2 D25-R4-3
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 5 10 15 20 25 30
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D25-R3-1 D25-R3-2 D25-R3-3
그 그
그림림림 222...111333DDD222555---RR3R33상상상대대대변변변위위-위--하하하중중중 관관관계계계
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 5 10 15 20 25 30
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D25-R2.5-1 D25-R2.5-2 D25-R2.5-3
그그그림림림 222...111444DDD222555---RRR222...555상상상대대대변변변위위위---하하하중중중 관관관계계계
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0 5 10 15 20 25 30
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D25-R2-1 D25-R2-2 D25-R2-3
그 그
그림림림 222...111555DDD222555---RR2R22상상상대대대변변변위위-위--하하하중중중 관관관계계계
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Load (kN)
D30-S240-1 D30-S240-2 D30-S240-3
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0 5 10 15 20 25 30 35
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D30-R4-1 D30-R4-2 D30-R4-3
그 그
그림림림 222...111777DDD333000---RR4R44상상상대대대변변변위위-위--하하하중중중 관관관계계계
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0 5 10 15 20 25
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D30-R3-1 D30-R3-2 D30-R3-3
그 그
그림림림 222...111888DDD333000---RR3R33상상상대대대변변변위위-위--하하하중중중 관관관계계계
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0 5 10 15 20 25
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D30-R2.5-1 D30-R2.5-2 D30-R2.5-3
그그그림림림 222...111999DDD333000---RRR222...555상상상대대대변변변위위위---하하하중중중 관관관계계계
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Load (kN)
D35-H1-1 D35-H1-2 D35-H1-3
0 20 40 60 80 100 120 140
0 5 10 15 20 25 30
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D35-S160-1 D35-S160-2 D35-S160-3
그 그
그림림림 222...222111DDD333555---SSS116166000상상상대대대변변변위위위---하하하중중중 관관관계계계
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 5 10 15 20 25 30
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D40-H1-1 D40-H1-2 D40-H1-3
그 그
그림림림 222...222222DDD444000---HH1H11상상상대대대변변변위위-위--하하하중중중 관관관계계계
0 20 40 60 80 100
0 5 10 15
Relative Displacement (mm)
Load (kN)
D50-H1-1 D50-H1-2 D50-H1-3
그 그
그림림림 222...222333DDD555000---HH1H11상상상대대대변변변위위-위--하하하중중중 관관관계계계
그그그림림림 222...225255FFFRRRPPP 파파파단단단이이이 발발발생생생한한한 실실험실험험체체체의의의 모모모습습습
그 그
그림림림 222...222666구구구멍멍멍 다다다웰웰웰 효효효과과에과에에 의의의한한한 콘콘콘크크크리리리트트트 파파파괴괴괴 모모모습습습
2 2 2. . . 3 3 3결 결 결과 과 과 분 분 분석 석 석
111)))구구구멍멍멍의의의 면면면적적에적에에 따따따른른른 파파파괴괴괴하하하중중중
FRP 전단연결판의 파단 또는 전단연결판 구멍에 충진된 콘크리트의 파 괴에 따른 파괴형태를 고려할 때 외부 제원이 동일한 실험체에서 전단연결 판 구멍의 면적은 실험체의 극한강도에 영향을 미치는 중요한 변수이다.면 적이 커짐에 따라 충진되는 콘크리트의 체적이 증가되어 콘크리트 전단 파 괴 가능성은 감소되지만 인장력에 저항하는 FRP전단 연결판의 순폭이 감 소되므로 FRP전단연결판의 파단 가능성은 오히려 증가된다.1차 실험에서 는 D30-S160과 D40-S160실험체로 이를 보이고자 하였지만,실험체의 개 수도 작았고,구멍간의 간섭이 발생할 가능성이 있다.그래서 2차 실험에서 는 구멍 1개를 기준으로 구멍의 직경이 25mm,30mm,35mm,40mm, 50mm의 실험체를 이용하여 구멍의 직경의 크기에 따른 변화를 살펴보았 다.
구멍이 1개인 실험체들에 대해 단면적에 따른 파괴하중의 그래프는 그림 2.28과 같이 도시하였다.구멍의 직경이 커짐에 따라 콘크리트 다웰 효과에 의한 파괴강도의 증가를 볼 수 있다.하지만 40mm 이상의 직경을 갖는 경 우에 있어서는 파괴강도가 더 이상 증가하지 않는다.구멍의 크기가 커지면 서 다웰 효과에 의한 파괴강도는 증가하지만,FRP의 파괴에 의해 파괴하중 이 증가하지 않음을 보여준다.이후에는 FRP전단연결판의 순단면적이 감 소하여 파괴하중이 감소된다.그림 2.28에서는 D40의 예상 FRP파단 하중
0 20 40 60 80 100 120
0 500 1000 1500 2000
Holes Area (mm
2)
Failure Load (kN)
D25-H1 D30-H1 D35-H1 D40-H1 D50-H1
D40 예상예상예상예상 FRP 파단파단파단 하중파단하중하중하중 D50 예상예상예상예상 FRP 파단하중파단하중파단하중파단하중
FRP 파괴 FRP 파괴FRP 파괴 FRP 파괴
FRP 파괴 FRP 파괴 FRP 파괴 FRP 파괴
그
그그림림림 222...227277구구구멍멍멍의의의 면면면적적적에에에 따따따른른 파른 파파괴괴괴하하하중중중
222)))구구구멍멍의멍의의 간간간격격격---직직경직경경비비비에에에 따따따른른른 파파파괴괴괴하하하중중중
FRP퍼포본드 전단연결판의 구멍의 개수에 따른 파괴강도의 변화에 대 한 추이는 직경이 25mm인 실험체에 대한 파괴 하중의 변화를 보여준 그림 2.29와 직경이 30mm인 실험체 그림 2.30을 통해 알 수 있다.
구멍의 개수가 증가함에 따라 구멍에 충진되는 콘크리트의 체적이 증가 하여 콘크리트 다웰 효과가 증가하지만 구멍의 직경이 25mm인 경우 7개, 직경이 30mm인 경우 6개보다 많은 경우는 오히려 파괴 강도의 감소효과가 발생한다.즉 25mm의 경우 직경비가 2.5인 경우 이후로 더 이상 강도 증가 효과가 보이지 않았다. 30mm인 경우도 마찬가지로 직경비가 3.0인 경우 이후 강도 증가가 보이지 않았다.
구멍 간격이 좁아지면서 구멍간의 상호 간섭에 의해 콘크리트의 다웰 효 과가 상쇄되기 때문이다.그리고 하중 전달 메카니즘에서 하중이 가해지는 곳에서 가까운 곳이 멀은 곳보다 하중을 더 많이 받기 때문에 첫 번째 구멍 에서 FRP의 파단이 발생한다.그림 2.29에 표시된 부분은 FRP의 편심에 의해 파괴하중이 증가한 경우이다.이는 평균 파괴하중보다 2배 이상의 큰 파괴하중을 보여주었다.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Ratio of Diameter-Space
Failure Load (kN)
D25-H1 D25-S240 D25-S160 D25-R4 D25-R3 D25-R2.5 D25-R2
그그그림림림 222...222888구구구멍멍멍의의의 직직직경경경---간간간격격비격비비와와와 파파파괴괴괴하하하중중중의의 관의 관관계계계 (((DDD222555)))
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Ratio of Diameter-Space
Failure Load (kN)
D30-H1 D30-S240 D30-S160 D30-R4 D30-R3 D30-R2.5
그그그림림림 222...222999구구구멍멍멍의의의 직직직경경경---간간간격격비격비비와와와 파파파괴괴괴하하하중중중의의 관의 관관계계계 (((DDD333000)))
333)))FFFRRRPPP 전전전단단단연연연결결결판판의판의의 두두두께께께에에에 따따른따른른 파파파괴괴괴하하하중중중
FRP전단연결판의 두께가 perfobond전단연결재의 전단내하력에 미치 는 영향은 D40-S160과 D40-S160-4T 실험체의 결과를 비교함으로써 평가 할 수 있다.두 종류의 실험체는 FRP전단연결판의 두께를 제외한 모든 조 건이 동일하며 타입별로 각 3개씩 제작되었으므로 총 6개의 실험결과가 그 림 2.31에 도시되었다.두께 4의 FRP 전단연결판을 사용하여 제작된 D40-S160-4T의 극한하중은 모든 경우에서 두께 8의 FRP 전단연결판 으로 제작된 D40-S160실험체에 비해 작게 나타났다.D40-S160-4T 실험 체의 극한하중이 D40-S160에 비해 작게 나타나는 주원인은 모든 실험체에 서 FRP 전단연결판의 파단이 발생한 것으로 미루어 볼 때 FRP 전단연결 판의 사용량에 따른 차이로 판단되며 전단연결판의 구멍에 충진되는 콘크 리트 체적의 영향도 작용하였을 것으로 생각된다.
0 20 40 60 80 100 120 140
2 3 4 5 6 7 8 9
Thickness of FRP plate (mm)
Failure Load (kN)
D40-S160-4T D40-S160
그
그그림림림 222...333000전전전단단단연연연결결결판판판 두두두께께께에에에 다다다른른른 파파파괴괴괴 하하하중중중
4 4
4) ) )구 구 구멍 멍 멍의 의 의 형 형 형상 상 상에 에 에 따 따 따른 른 른 파 파 파괴 괴 괴하 하 하중 중 중
전단연결판 구멍의 형태를 달리한 실험체의 결과비교에서는 구멍을 두 개의 반원으로 나누어 양측에 배치한 D40-S160-H 실험체의 극한강도가 평균 136.5kN실험체의 중심부를 따라 나란히 구멍을 배치한 D40-S160실 험체의 115.5kN보다 크게 나타났다.두 종류의 실험체는 구멍의 배치에는 차이가 있으나 인장에 저항하는 FRP 전단연결판의 순폭이나 전단연결판 구멍에 충진된 콘크리트의 체적 등 두 실험체 사이의 극한강도에 차이를 유발할 수 있을 것으로 예상되는 물리량은 동일하게 계산된다.따라서,두 실험체 사이의 극한강도 차이는 구멍의 형상보다 편심의 영향에 의해 유발 된 것으로 판단된다.구멍의 중심부를 통과하는 단면을 생각할 때 두 종류 의 실험체는 모두 구멍의 직경을 제외하고 40의 순폭으로 인장에 저항 한다.그러나,순수인장 상태가 아닌 편심에 의한 휨의 간섭이 작용하게 되 면 중립축으로부터의 거리가 상대적으로 먼 D40-S160실험체의 FRP전단 연결판의 선단은 상대적으로 불리한 응력상태가 되므로 선단에서 중심부쪽 으로 단계적인 파단이 발생될 가능성이 있을 것으로 판단된다.
2 2
2. . . 3 3 3강 강 강도 도 도평 평가 평 가 가식 식 식의 의 의 산 산 산정 정 정
FRP 퍼포본드 전단연결판에 대한 강도 평가식은 1․2차 실험들을 통해 산정한다.즉,FRP 퍼포본드 전단연결판의 콘크리트 다웰 효과에 대한 계 산에 적용할 수 있는 식의 계수가 본 논문에서 제시하고자 하는 강도평가 식의 중요 부분이다.데이터들을 회귀분석을 하여 α 값을 산정하고 이에 대 한 분산 및 신뢰도를 통해 계수 α의 강도평가식에 대한 적용을 결정한다.
콘크리트와 FRP 판 사이의 부착에 의한 저항과 표면의 마찰력은 실험체 설계 과정에서 윤활제를 FRP 표면에 도포하는 작업으로 제거를 하였다.
식 2.1은 콘크리트 다웰 효과만을 고려한 강도평가식이다.본 논문에서 제안하는 강도 평가식을 적용하기 위해서는 구멍의 간격과 직경간의 비(R) 가 2.5이상이어야 한다.그리고 콘크리트는 보통 콘크리트를 사용한 경우 로 제한한다.
식 2.1에서 qc는 파괴하중(kN)을 의미하며,α는 콘크리트 다웰의 계수를, n은 퍼포본드 전단연결대에 있는 구멍의 개수,d는 직경(mm).fc'은 콘크리 트의 압축강도(MPa)를 의미한다.α는 원의 단면적의 계수인 π/4를 포함하 는 값이다.
식 2.1을 적용하기 위해서는 FRP파괴에 대한 예측을 통해 강도평가식의
∙ ∙∙
식2.1적용 여부를 결정해야 한다.즉,식 2.1과 식 2.2를 비교하여 식 2.1이 작은 경우에 대해 강도평가식을 사용한다.
∙ ∙ 식2.2
식2.2에서 qf는 FRP전단연결판의 파괴하중(kN)을 의미하며,h는 전단연 결판의 높이(mm)를 d는 FRP 퍼포본드 전단연결판에 뚤린 구멍의 직경 (mm)을 의미한다.마지막으로 t는 FRP퍼포본드 전단연결판의 두께를 의 미한다.ffu는 FRP의 섬유방향 인장강도이다.
표 2.8은 각 실험 시편별 α의 값과 각 실험체 α의 평균을 정리하였다.그 리고 그림 2.32는 표 2.8의 데이터를 통해 구멍의 개수에 따른 α를 정리하였 다.
실 실
실험험험체체체 αααα
비비비고고고 시
시시편편편 111 시시시편편편 222 시시시편편편 333 평평평균균균
D25-H1 - 6.05 - 6.05 2개 실험체 미실시 D25-S240 3.85 4.89 5.92 4.89
D25-S160 4.67 5.64 5.56 5.29 D25-R4 5.14 5.17 4.67 4.99
D25-R3 5.05 - 5.30 5.18 1개 실험체 미실시 D25-R2.5 5.17 - 5.26 5.22 1개 실험체 미실시 D25-R2 3.77 - - 3.77 2개 실험체 미실시 D30-H1 - - 5.50 5.50 2개 실험체 미실시 D30-S240 5.96 6.62 5.73 6.10
D30-S160 5.02 - 5.50 5.26 1개 실험체 미실시 D30-R4 5.15 - - 5.15 2개 실험체 미실시 D30-R3 5.64 - 5.72 5.68 1개 실험체 미실시 D30-R2.5 - - - - FRP 파괴 미실시
D35-H1 - - 6.78 6.78 2개 실험체 미실시 D35-S160 - - - - FRP 파괴 미실시
D40-H1 5.97 7.19 - 6.58 1개 실험체 미실시
D50-H1 - - - - FRP 파괴 미실시
표 표
표 222...888실실실험험험체체체에에에 따따른따른른 강강강도도도평평가평가가식식식 계계계수수수 αααα
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 2 4 6 8 10
Number of Holes
Coefficient a
D25 D30 D35 D40 평균평균 평균평균 a
그그그림림림 222...331311구구구멍멍멍의의의 개개개수수수에에에 따따따른른른 강강강도도평도평평가가가식식식 계계계수수수 αααα
이전 연구 결과에 따르면 Oguejiofor등(1997)은 α에 대해 3.31이라 정의 하였으며,Medberry등(2002)은 α에 대해 1.31이라 정의하였다.그리고 국 내에서는 정철헌 등(2005)은 α를 1.1로 정의하였다.
위의 데이터들을 정리하여 실험체 개수에 따른 α의 전체 평균은 5.44로써 이를 각 실험체 시편에 대한 분산과 표준편차를 구하여 표 2.9로 정리하였 다.상술한 과정을 통해 식 2.1을 식 2.3과 같이 정리를 하였다.
∙ ∙∙
식2.3위의 식2.2와 식2.3을 기준으로 하여 강도평가식을 통한 실험 예상값과 실험데이터를 비교하고자 표2.10과 같이 정리를 하였다.표2.10은 실험값과 강도평가식의 값을 비교하기 위해 실험값과 예측 값의 비에 대한 평균은 1.058이며,표준편차는 0.12로 나타났다.
실 실
실험험험체체체 평평평균균균 αααα와와 시와 시시편편편들들들의의의 분분분산산 평산 평평균균균 αααα와와와 시시시편편편들들들의의의 표표표준준준편편편차차차 시
시
시편편편 111 시시시편편편 222 시시시편편편 333 시시편시편편 111 시시시편편 2편 22 시시시편편편 333 D25-H1 - 0.186 - - 0.431 - D25-S240 1.265 0.151 0.115 1.124 0.388 0.339 D25-S160 0.297 0.020 0.007 0.545 0.141 0.084 D25-R4 0.045 0.037 0.297 0.212 0.192 0.545 D25-R3 0.076 - 0.010 0.275 - 0.1 D25-R2.5 0.037 - 0.016 0.192 - 0.126
D25-R2 1.395 - - 1.181 - - D30-H1 - - 0.002 - - 0.045 D30-S240 0.135 0.696 0.042 0.367 0.834 0.205 D30-S160 0.088 - 0.002 0.297 - 0.045
D30-R4 0.042 - - 0.205 - - D30-R3 0.020 - 0.39 0.141 - 0.624
D30-R2.5 - - - -
D35-H1 - - 0.897 - - 0.947 표
표
표 222...999실실험실험험체체체에에에 따따따른른른 αααα의의의 분분분산산산과과 표과 표표준준준편편편차차차
실
실실험험험체체체 실실험실험험체체체 평평평균균균 파
파
파괴괴괴 하하하중중중 (((kkkNNN))) 강 강
강도도도평평평가가가식식식을을을 통통통한한한
예예예상상상하하하중중중 (((kkkNN)N)) 실실실험험험///예예예측측측 식
식
식 222...333 식식식 22.2..222 적적적용용용값값값
D25-H1 28.40 25.55 151.8 25.55 1.11 D25-S240 45.77 51.09 151.8 51.09 0.89 D25-S160 74.56 76.64 151.8 76.64 0.97 D25-R4 93.93 102.2 151.8 102.2 0.92 D25-R3 145.85 153.3 151.8 151.8 0.96 D25-R2.5 171.68 178.8 151.8 151.8 1.13 D25-R2 159.46 229.9 151.8 151.8 1.05 D30-H1 37.19 36.79 138.0 36.79 1.01 D30-S240 82.57 73.57 138.0 73.57 1.16 D30-S160 138.62 110.4 138.0 110.4 1.26 D30-R4 149.11 147.1 138.0 138.0 1.08 D30-R3 151.53 220.7 138.0 138.0 1.09 D30-R2.5 N.A. 257.5 138.0 138.0 N.A.
D35-H1 62.42 50.07 124.2 50.07 1.25 D35-S160 126.17 150.2 124.2 124.2 0.84 D40-H1 79.10 65.4 110.4 65.4 1.20 D50-H1 84.40 102.2 82.8 82.8 1.02
표 표
표 222...111000실실실험험험 파파파괴괴괴하하하중중중과과 강과 강강도도도평평평가가가식식식 예예예상상상하하하중중중 비비비교교교
제 제 제3 3 3장 장 장. . .결 결 결론 론 론
FRP 퍼포본드 전단연결판의 실험체들을 구멍의 직경과 개수에 대해 분 석해본 결과 다음의 결론을 얻었다.
1.FRP퍼포본드 전단연결판의 구멍의 직경은 커질수록 콘크리트의 다 웰효과가 증가하면서 콘크리트 파괴 하중이 증가하지만,이는 직경이 40mm보다 작은 경우이다.이 후에는 FRP순단면적의 감소로 인해 FRP 전단연결판의 파단이 발생한다.
2.FRP퍼포본드 전단연결판의 구멍의 개수가 증가할수록 콘크리트 다 웰 효과가 증가하여 파괴하중이 증가함을 볼 수 있다.구멍의 간격비가 2.5이하이면 오히려 구멍의 간섭효과로 인해 파괴하중이 증가하지 않는 다.
3.FRP 퍼포본드 전단연결판의 강도평가식은 ∙ ∙∙
′이며,이 강도평가식의 실험체 파괴하중과의 비는 평균 1.058이며,표준 편차는 0.12이다.
4.강도 평가식을 사용하여 설계 시에는 다웰 효과에 의한 콘크리트 파괴
참
참 참고 고 고 문 문 문헌 헌 헌
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A A
Ab b bs s st t ta a ac c ct t t
FRP-concrete composite deck, which is the hybrid deck, is importantto the composite method forFRP and concrete.Composite method is consisted of physicalmethod and shemicalmethod,the formeris used to perfobond shearplate.This reportsays thatFRP perfobond shearplate The perfomance ofFRP perfobond shearplate was evaluated by pull-out test.Failure load with shear plate hole diameter,ratioofholespaceanddiameter,theshearplate'sthickness andhole'sshapewasestimated.
ThemoreholediameterofFRP shearplateisincreased,themore failure load through concrete dowel effectis increased.Butin case over 40mm,owing to reducing FRP area,failure load through FRP ruptureisdecreased.
Failureload ispropotioned to numbertoratioofholespaceand holediameter.Butowing to interferenceeffectwith each hole,under 2.5,failureloadisnotincreased.
Proposed evaluation function is ∙ ∙∙
′.In case of comparison with this function and pull-out test result ratio of function and test result averages 1.058, and deviates 0.12. FRP perfobondshearplatedesignstooccurtoconcretefailureforconcrete dowel.감
감 감사 사 사의 의 의 글 글 글
항상 믿음이 모자란 저에게 어려울 때 드리는 기도 들어주시는 하느님 감 사합니다.삶을 살아가는 데 있어 많은 조언을 아낌없이 해주시는 아버지, 하나뿐인 아들 걱정때문에 잠 못 이루시던 어머니 이제부터는 더 이상 실망 시켜드리지 않도록 노력하면서 두분에게 모자름이 없는 아들이 되겠습니 다.두 분의 믿음이 없었다면 논문 뿐만 아니라 지금의 제가 없을 것이란 점 알기에 너무 감사드립니다.
지도 교수님이신 최석환 교수님 항상 좋은 얘기 해주셨는데,논문을 늦게 발표하면서 심려끼쳐드린 점 이 글을 통해 죄송합니다.대학과 대학원 생활 을 하는 동안 토목인으로서의 자질을 갖추도록 지도해주셨던 박훈립 교수 님,황성일 교수님,박인보 교수님,이영규 교수님,이성우 교수님,배두병 교수님,김효섭 교수님,조남준 교수님,김동하 교수님,이영기 교수님,손진 식 교수님 그리고 홍기증 교수님 고맙습니다.
실험을 도와 주시고 논문 지도도 맡아주신 건설 기술 연구원의 박성용 선 임 연구원,조정래 선임연구원 그리고 조근희 선임연구원에게도 감사드립 니다.건기원에 있으면서 사수이시면서 항상 좋은 얘기와 많은 현장 및 실 험에 대한 지식을 전수해주신 김성태 연구원에게도 감사드립니다.
대체 몇 년동안 내 옆에 있었는지 모르는 용성,영훈,성훈 그리고 일환아 고마워.계속 옆에서 쓸데없는 얘기를 해주는 점도...^^;
환우,현성,승일,대영아 고맙데이.
콘크리트 연구실에서 생활하면서 알게 된 선배님들,자기가 몰두하는 분 야에 대해서는 최고이신 신학이형,사람 좋기로 둘째가라면 서러운 재문이 형,그리고 부족한 선배 때문에 고생했던 은호,부족한 점이 많지만 그래도 자랑스러운 후배,선배가 되기 위해 노력하는 모습 보여드리도록 하겠습니 다.그리고 같은 방을 쓰면서 기분 우울한 날 닭발에 소주로 인생을 달래준 성환,웃는 얼굴이 가장 잘 어울리는 석진,요즘들어 많은 업무에 스트레스 받는 용상,조용하게 선배들 잘 따르는 두훈 이외에도 대학원 후배들에게도 감사의 마음을 전합니다.
