FRP로 휨보강된 FRP-콘크리트 합성압축재의 구조적 거동
Structural Behavior of Flexurally Reinforced FRP-Concrete Composite Compression Member with FRP
박준석 Park, Joon-Seok* · 주형중 Joo, Hyung-Joong* · 남정훈 Nam, Jeong-Hun*
윤순종 Yoon, Soon-Jong**†
(Received July 4, 2010 ; Revised July 29, 2010 ; Accepted August 12, 2010) ABSTRACT
In construction industries, new construction materials are needed to overcome some problems associated with the use of conventional construction materials due to the change of environmental and social requirements. Accordingly, the requirements to be satisfied in the design of civil engineering structures are diversified. As a new construction material in the civil engineering industries, fiber reinforced polymeric plastic (FRP) has a superior corrosion resistance, high specific strength/stiffness, etc. Therefore, such properties can be used to mitigate the problems associated with the use of conventional construction materials. Nowadays, new types of bridge piers and marine piles are being studied for new construction. They are usually made of concrete filled fiber reinforced polymeric plastic tubes (CFFT). In this paper, a new type of FRP-concrete composite pile which is composed of reinforced concrete filled FRP tube (RCFFT) is proposed to improve compressive strength as well as flexural strength. The load carrying capacity of proposed RCFFT compression member is discussed based on the result of experimental and analytical investigations.
요 지
건설분야에서 환경적, 사회적 요구의 변화로 인해 기존의 건설재료와 괸련된 다양한 문제점들을 극복하기 위해 새 로운 건설재료가 필요하게 되었다. 따라서, 토목분야에서 토목구조물을 설계할 때 만족시켜야 할 요구조건 또한 다 양화 되고 있다. 토목분야의 새로운 건설재료로서 섬유보강플라스틱은 탁월한 부식저항성, 높은 비강도/비강성 등을 갖고 있다. 그러므로 그러한 성질은 기존 건설재료의 사용에 따른 문제점을 완화시키는데 사용할 수 있다. 최근 신 규 건설현장에 적용하기 위해 신형식 교각이나 해상파일 등이 연구되고 있으며, 그것들은 보통 섬유보강플라스틱 튜브에 콘크리트를 채우는 형식이다. 이 연구에서 압축 및 휨 강도를 향상시키기 위해 섬유보강플라스틱 튜브에 철 근콘크리트를 채운 합성파일을 제안하고 실험과 해석을 바탕으로 하중재하성능에 대하여 검토하였다.
Key Words: Fiber reinforced polymeric plastic(섬유강화복합재), Concrete filled FRP tube(콘크리트 충전 FRP), Reinforced concrete filled FRP tube(철근콘크리트 충전 FRP), Hybrid concrete filled FRP tube(하이브리드 FRP-콘크리 트 합성부재).
* 정회원․홍익대학교 토목공학과 박사과정
**† 정회원․홍익대학교 토목공학과 교수, 교신저자([email protected])
1. 서 론
CFFT는 압축저항성능을 향상시키기 위해 콘크리트 외 부에 FRP를 보강한 압축재이다. 그러나 건설분야에 적 용되고 있는 대부분의 압축재는 압축과 함께 휨을 받 는 Beam-column으로 CFFT를 현장에 적용하기 위해서 는 적절한 휨보강 방안이 필요하다. CFFT의 휨에 대 한 보강은 내부콘크리트에 철근을 삽입하는 방법이 사 용되고 있으며, 이러한 철근콘크리트 충전 FRP (Reinforced concrete filled FRP tuber, RCFFT)는 FRP 복합재료와 콘크리트 두 재료의 이질적인 재료특성을 상호 보완적으로 발휘하여 구조적 성능을 향상시킬 수 있는 우수한 구조용 부재라고 할 수 있다. FRP 원통관 으로 구속된 콘크리트가 압축력을 받게 되면 내부의
콘크리트는 압축에 의한 체적팽창이 FRP 관에 의해 구속받게 되는 3축압축응력상태로 되어 압축강도가 증 가된다. 또한 내부콘크리트가 압괴에 의하여 파괴된 후에도 탈락현상이 방지되므로 단면의 결손이 없어져 내력저하가 발생하지 않는 장점이 있다. 이 논문에서 는 압축력을 주로 받으면서 휨모멘트에 저항하는 FRP 관으로 구속된 철근콘크리트 부재(RCFFT)의 구조적 거동특성을 평가하기 위하여 FRP관의 두께를 변수로 하는 일축압축실험을 하였다.
RCFFT에 대한 압축거동을 평가하기 위해서는 우선 RCFFT를 구성하고 있는 재료에 대한 이해가 선행되 어야 하고, 압축성능의 향상 이유에 대한 명확한 근거 를 제시해야 한다. 이 연구에서는 우선 RCFFT의 외부 를 구성하고 있는 FRP의 역학적 특성에 대해 FRP 시
편을 제작하고 압축 및 Split-disk 실험을 하여 역학적 성질을 결정하였다. 또한, FRP를 통해 콘크리트의 압 축성능을 향상시키는 구속정도에 대한 평가를 수행하 기 위해 콘크리트 충전 FRP 합성부재(Concrete filled FRP tube, CFFT)를 제작하여 일축압축실험을 하였으 며, 실험결과의 분석 및 유한요소해석 등을 하여 FRP 보강량에 따른 CFFT의 구조적 성능을 확인하고 압축 거동 예측모델을 제시하였다.
2. 외부 보강된 콘크리트 합성부재 압축재에서 FRP 원통관을 거푸집과 콘크리트를 보 호하는 외부 보강재로서 사용하기 위한 연구는 고전적 인 콘크리트 채움 강관파일에서부터 수정, 보완, 발전 되어 20세기 초 이미 콘크리트에 횡방향 구속력을 가 하면 강도와 연성이 증가한다는 사실이 밝혀졌으며, Richart 등(1928)은 구속된 콘크리트와 구속되지 않은 콘크리트의 강도비로서 식 (1)과 같은 선형관계식을 제안하였다. 식 (1)에서 는 구속된 콘크리트의 압축 강도이고, 는 구속되지 않은 콘크리트 압축강도이 며, , 은 각각 유효구속계수(Confinement Effective Coefficient)와 구속압(Confining Pressure)을 나타낸다.
구속압 은 Fig. 1에서 힘의 평형조건으로부터 식 (2) 와 같이 나타낼 수 있다.
(1)
⋅
(2)
ffrp
fl
ffrp tfrp d
bfrp
Concrete Core
Confining FRP
Fig. 1 CFFT의 구속효과 (Richart et al., 1928)
콘크리트의 횡방향 구속에 의한 압축저항성능의 향 상은 이미 많은 연구를 통행 입증된 바 있으나 그 정 도에 대해서는 아직도 많은 연구가 수행되고 있고 구 속재료에 관계없이 구속에 의한 압축강도는 구속압에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있으며, 식 (1)의 관계에서 유효구속계수 을 다양한 형태로 제안 하고 있다. 유효구속계수 은 강재에 의하여 효과적 으로 보강된 경우 4.1, 횡방향철근을 사용한 철근콘크
리트 부재에서도 약 4.1의 값을 갖는 것으로 정의하고 있다(Richart et al., 1928). 그러나 FRP로 구속된 경우 유효구속계수()는 각각의 실험적 연구에 따라 서로 다르게 정의하고 있다. 각 연구에 의해 제안되고 있는 FRP의 유효구속계수는 Table 1에서 보여주고 있다.
Table 1 CFFT의 유효구속계수, (박, 2007) Karbhari et al.
(1997)
Samaan et al.
(1998)
Miyauchi et al.
(1999)
2.98Saafi et al.
(1999)
Toutanji (1999)
Lam et al.
(2003)
2.00기존 연구자들에 의해 제안된 유효구속계수를 도입 하여 강도비(Strength Ratio)와 구속비(Confinement Ratio)의 관계를 나타내면 Fig. 2와 같다.
기존 연구자들에 의하면 Richart 등에 의해 제안된 식 (1)의 형태에서 유효구속계수를 상수로 표현하거나 구속비의 함수로 표현하고 있다. 유효구속계수를 구속 비의 함수로 나타낼 경우 강도비와 구속비의 관계는 비선형을 나타내고, 유효구속계수를 상수 또는 독립변 수로 나타낼 경우 강도비와 구속비는 선형관계를 나타 내며, 구속비는 선형곡선의 기울기가 될 것이다. 기존 연구자들에 의해 제안된 강도추정모델은 Fig. 2에 나타 낸 바와 같이 강도비와 구속비의 관계가 대부분 선형 에 가까운 것을 알 수 있다(박, 2007).
Fig. 2 구속된 콘크리트의 강도모델 (박, 2007)
철근콘크리트 압축재의 설계에서 콘크리트 극한변형 률은 하중저항성능을 검토할 경우 매우 중요한 변수가 되며, CFFT는 횡방향 구속에 의해 보강되지 않은 극 한변형률과는 차이를 나타낸다. Richart 등은 구속된 콘크리트 극한압축변형률을 구속압과 연관된 것으로
시편 FRP 두께 (mm)
종방향철근 수 (ea)
횡방향철근 간격 (mm)
V-RC 0 6 100
V-FRP-1 1.25 6 100
V-FRP-2 2.50 6 100
V-FRP-3 5.00 6 100
가정하여 식 (1)의 형태와 유사하게 식 (3)을 제안하였 다.
(3)식 (3)에서 , 는 각각 구속된 콘크리트와 구속 되지 않은 콘크리트의 축방향 극한변형률이고, 는 변형률증가계수(Strain Enhancement Coefficient)이다.
Richart 등은 강재에 구속된 콘크리트에 대해서 는 유효구속계수의 5배()라고 제안하였으며, 강재구속 의 경우 4.1로 정하였다. 최근 연구결과에 따르면 횡방 향철근으로 구속된 콘크리트는 FRP로 구속된 콘크리 트의 변형률과는 차이가 있는 것으로 보고된 바 있다 (Lin et al., 2004)
CFFT 부재의 압축성능은 이미 설명한 바와 같이 구 속압과 밀접한 관계를 가지고 있다. 그러나 FRP 원통 관을 제작한 후 콘크리트를 타설하는 CFFT의 제조특 성상 건조수축과 같은 콘크리트의 재료적 특성에 따라 콘크리트와 보강된 FRP 원통관 사이에 간격을 생성하 여 구속효과를 감소시킬 수 있으므로 구속된 콘크리트 의 건조수축에 대한 검토가 필요하다. FRP에 의해 구 속된 심부콘크리트의 건조수축에 대한 연구는 Naguib 등(2002)에 의해 수행된 바 있으며, Naguib 등에 의한 연구결과는 Fig. 3에 나타내었다.
Fig. 3 CFFT의 건조수축 변형률 (Naguib et al., 2002)
Fig. 3에서 CFFT의 심부콘크리트 변형률은 양생초 기 매우 큰 증가를 보이다가 서서히 감소하여 약 0.00005~0.0001의 변형률에서 수렴하는 경향을 보이고 있으며, 이 변형률 변화 곡선은 소성건조수축(Plastic Shrinkage)을 포함한 결과로써 자유수의 증발에 의한 건조수축은 구속되지 않은 콘크리트의 약 10 % ~ 20 % 사이에 존재하는 것으로 나타났다. 이러한 연구결과로 부터 Naguib 등은 CFFT에서 FRP와 콘크리트 사이의 간격은 매우 미소하여 구조적 거동에 미치는 영향은
매우 적은 것으로 평가하였다.
3. RCFFT의 일축압축실험
기존 연구결과(Saafi et al., 1999)에 따르면 FRP로 구속된 콘크리트 합성부재의 압축강도에 영향을 미치 는 변수로는 보강되는 FRP의 역학적 성질, 단면의 형 태, 콘크리트의 강도 등 여러 가지가 있으나 이 논문 에서는 우선 FRP의 두께를 변수로 설정하였으며, FRP 실험체의 내경과 높이는 각각 300mm, 600mm로 내경 과 높이의 비는 1:2이다. FRP에 의한 구속효과에 따른 압축성능 증진효과를 비교, 검토하기 위하여 FRP로 보 강하지 않은 철근콘크리트 실험체를 추가로 제작하였 다. 실험체의 구성 및 치수는 Fig. 4에 나타내었고, 실 험체의 종류 및 변수는 Table 2에 정리하여 나타내었 다.
5@100mm 500mm
50mm50mm 200mm
300mm
50mm 50mm
tfrp HD13 HD19
Fig. 4 RCFFT의 구성 및 치수(이 등, 2010)
Table 2 RCFFT실험체의 변수(이 등, 2010)
Fig. 4에 나타낸 RCFFT 실험체는 필라멘트와인딩으 로 제작한 GFRP 원통관에 철근을 배근하고 콘크리트 를 타설하여 제작하였다. 콘크리트 설계기준압축강도 (
)는 40MPa이고, 철근(HD13, HD19)은 상용제품을 사용하였으며, 항복강도 및 탄성계수는 각각 400MPa, 200GPa이다. 또한, 외부 보강용으로 사용한 필라멘트 와인딩 FRP는 직접 Split disk 시험을 통해 인장성능을 조사하였으며, 평균 파단강도와 탄성계수는 각각 586MPa, 46GPa로 조사되었다(이 등, 2010).RCFFT 부재의 압축실험은 모두 중심축 일축압축실 험으로 하였고, 하중은 하중재하판을 별도로 설치하여
FRP의 내부 콘크리트에만 하중이 재하되도록 하였으 며, 실험체의 축방향변위를 측정할 수 있도록 LVDT를 설치하였다. 실험결과 RCFFT 및 FRP를 보강하지 않 은 RC 실험체의 파괴모양은 Fig. 5에 나타내었다.
(a) V-RC (b) V-FRP-1
(c) V-FRP-2 (d) V-FRP-3 Fig. 5 파괴모양(박, 2010)
일축압축실험 결과 설치한 계측기로부터 실험체의 축방향 하중-변위 관계를 Fig. 6에 비교하여 나타내었 고, 각 시편실험에서 구한 최대하중을 Table 3에 나타 내었다. 실험결과 보강두께의 증가는 RCFFT 부재의 하중저항성능을 크게 향상시키는 것으로 나타났다.
Fig. 6 하중-변위 관계(박, 2010)
Table 3 일축압축실험 결과
시편 최대하중
(kN)
최대강도 (MPa)
최대 횡변형률
() V-FRP-1 3937.8 55.7 17,859 V-FRP-2 5724.5 81.0 12,859 V-FRP-4 7454.0 105.5 13,325
V-RC 2399.8 33.9 -
FRP 두께에 따른 최대강도의 변화는 Fig. 7에 비교 하여 나타내었다. FRP 관의 두께가 1.25mm인 V-FRP-2 실험체는 동일 제원 RC 실험체인 V-RC와 비교하여 강도가 21.8MPa 증가하였으며, FRP 관의 두 께가 2.5mm인 V-FRP-1 실험체는 V-FRP-2와 비교하여 강도가 25.3MPa 증가하였고, FRP 관의 두께가 5mm인 V-FRP-4 실험체는 V-FRP-1와 비교하여 강도가 24.5MPa 증가하였다. 따라서, FRP 관의 제작오차를 감안한다면, 이 실험에 사용된 FRP의 재료특성 상태에 서는 FRP 체적비가 6.8%일 때까지는 FRP 체적비와 강도가 거의 직선 비례하여 증가함을 알 수 있었다.
Fig. 7 FRP 보강두께에 따른 최대응력 변화
4. RCFFT의 압축강도 모델
RCFFT에 대한 연구는 Lin (2004)등에 의해 실험적 으로 연구된 바 있다. Lin (2004)등은 콘크리트 표준공 시체 크기의 실험체에 대해 CFFT, RCFFT 등의 실험 체를 제작하여 일축압축실험을 하였으며, 실험결과로 부터 철근에 의한 압축강도 향상효과, FRP의 구속에 의한 압축강도 향상효과를 산술적으로 합하여 RCFFT 에 대한 압축강도()를 평가할 수 있도록 하였다.
따라서 RCFFT에 대한 압축강도는 식 (4)와 같이 표현 하고 있다.
(4)
식 (4)에서
는 철근콘크리트의 극한하중이고,
는 RCFFT의 외측을 구성하고 있는 필라멘트와인딩
FRP에 의해 구속된 콘크리트의 압축강도이며, ,
는 각각 구속되지 않은 콘크리트의 강도와 전체면적이 다. 따라서 식 (4)의 두 번째 항은 FRP의 구속효과에 의한 하중증가분을 나타낸다.
구속된 심부콘크리트의 압축강도는 콘크리트 압축강 도식으로 나선철근에 의해 효과적으로 횡구속을 할 경 우 구속효과를 고려하여 식 (5)에 표현하였다. 식 (5) 에서 적용된 필라멘트와인딩 FRP에 의해 구속된 콘크 리트의 압축강도인 는 박(2010)에 의해 실험결과 분 석 및 유한요소해석으로부터 도출한 식 (5)를 통해 결 정하였다.
(5)철근콘크리트 압축재의 설계에서는 나선철근 외부 피복콘크리트의 압축강도는 계산에서 제외하고 있고, Lin 등(2004)의 연구에서도 시편의 단면치수가 매우 작 아 피복콘크리트 단면은 고려하고 있지 않다. 그러나 RCFFT의 경우 외부를 필라멘트와인딩 FRP가 보호하 고 있고, 필라멘트와인딩 FRP에 의한 구속효과를 받기 때문에 나선철근 외부 피복콘크리트를 유효단면적으로 고려하는 것이 타당하다고 할 수 있다. 따라서 RCFFT 에 대한 압축력은 식 (6)과 같이 나타낼 수 있다.
(6)
식 (6)에서 는 철근의 항복강도, 는 나선철근의 단면적, 는 심부직경, 는 나선철근 간격, 는 나 선철근 내부 콘크리트 단면적, 는 축방향 철근의 단면적이다. 식 (6)의 첫 번째 항은 구속되지 않은 콘 크리트만의 압축강도로서 기존 철근콘크리트 압축재에 서 나선철근 내부의 심부콘크리트만을 고려한 것을 콘 크리트 전체단면으로 확대하였다. 또한, 두 번째 항은 횡구속 철근의 구속효과에 의한 압축강도 증가분, 마 지막 항은 축방향 철근의 압축강도이다. 따라서, 식 (6)을 식 (4)에 대입하면, RCFFT에 대한 압축력() 을 식 (7)과 같이 예측할 수 있다.
(7)
그러나 식 (7)을 사용하여 압축력을 예측할 경우, 첫 번째, 두 번째 항에서 나선철근과 필라멘트와인딩 FRP에 의한 구속효과를 중복하여 고려하고 있어 압축 력을 과도하게 예측하기 때문에 적절한 수정이 필요하 다. 즉, RCFFT에서 나선철근에 의한 구속효과와 FRP 에 의한 구속효과를 비교하여 FRP에 의한 구속효과가
클 경우 나선철근에 의한 구속효과는 중복하여 고려할 필요가 없다. 따라서 식 (7)은 식 (8) 및 (9)와 같이 구 분하는 것이 합리적이라고 판단된다(이 등, 2010).
, ≥ (8) ,
(9) 식 (8)에서 는 나선철근에 의한 구속압이다. 식 (9)는 횡방향철근에 의한 구속압이 FRP에 의한 구속압 보다 큰 경우로서 심부콘크리트는 철근에 의한 구속효 과만을 고려하여 를 식 (6)에 의해 계산하고, 횡방향 철근과 FRP 사이에 존재하는 피복콘크리트 면적은 FRP에 의한 구속효과만을 고려하였다. 그러나 식 (9) 에서는 FRP에 의한 구속압이 철근에 의한 구속압 보 다 큰 경우로서 단면내 모든 콘크리트에 대해 FRP에 의한 구속효과만을 고려하여 식을 구성하였다.식 (8), (9)에 대한 신뢰성을 검증하기 위해 RCFFT 에 대한 일축압축실험결과 및 식 (7)에 의한 예측결과 와 비교하여 Table 4에 나타내었다.
Table 4 결과비교
시편
Ultimate Load (kN) 실험결과 Lin 등
Eq. (7)
Propesed Eq. (8), (9) V-FRP-1 3,937.8 4,304.0 4,180.7 V-FRP-2 5,724.5 5,750.3 5,547.0 V-FRP-3 7,454.0 7,840.9 7,637.6 V-RC 2,399.8 2,314.1 2,314.4
Table 4에서 FRP로 보강하지 않은 V-RC 실험체와 FRP로 보강된 다른 실험체를 비교할 때 FRP 보강이 압축강도를 향상시킨다는 것을 확인할 수 있다.
Table 4의 결과를 비교하기 위해 FRP 보강두께에 따른 압축력을 Fig. 8에 나타내었다.
Fig. 8 RCFFT의 압축력 비교
Fig. 8에서 실험결과 및 예측결과, Lin 등(2004)에 의해 제안된 예측모델을 비교한 결과 Lin 등(2004)에
의해 제안된 모델은 이 연구에서 제안한 평가식 보다 큰 압축력을 예측하고 있는 것을 확인할 수 있으며, 이 연구에서 제안한 평가식은 FRP에 의한 보강두께가 증가할수록 실험결과에 근접하고 있음을 알 수 있다.
Fig. 8에 나타낸 실험결과와 이 연구의 예측결과와 의 차이는 약 6.2% 이내로 매우 미소하다. 또한, 이러 한 차이는 실험에 의한 오차로 생각되며, 신뢰성 확보 를 위해서는 다양한 변수를 고려한 실험적 연구가 추 가적으로 수행되어야 할 것이다.
4. RCFFT의 유한요소해석
실험은 제작된 시편에 국한된 결과이고, 실험에는 많은 예산이 소요되기 때문에 해석적인 방법으로 구조 적 거동을 예측할 수 있다면 시간과 비용 등을 절약할 수 있을 것이다. 따라서 해석적 연구는 항상 필요하다 고 생각된다.
이 논문에서는 RCFFT의 구조적 거동 예측결과, 실 험결과와 비교해보기 위해 ANSYS Ver. 11을 사용하 여 구조해석을 하였다. 유한요소해석에 사용된 RCFFT 단면의 크기는 기존 연구자들의 실험데이터와 비교 분 석을 위해 필라멘트와인딩 FRP의 단면치수, 재료적 성 질과 콘크리트 및 철근의 재료적 성질은 기존 데이터 와 동일하게 적용하였다. 해석에 적용된 각 재료적 성 질은 Table 5에 각각 정리하여 나타내었다. 또한, RCFFT를 모델링한 유한요소해석 모델 및 경계조건과 하중조건은 Fig. 9에 나타내었다(Park et al., 2010).
(a) FRP tube (b) 철근콘크리트 Fig. 9 유한요소해석 모델
Table 5 재료적 성질
구분
탄성 계수 (GPa)
설계기 준압축 강도 (MPa)
항복 강도 (MPa)
포아 송비 필라멘트
와인딩 FRP
46 - - 0.25
콘크리트 25 40 - -
종방향 및 횡방향
철근
200 - 400 -
유한요소해석을 위해 FRP와 콘크리트는 3차원 유한 요소(Three-dimensional Finite Element)를 사용하여 모 델링하였으며 FRP 및 철근은 선형탄성재료로 가정하 였고, 콘크리트는 비선형으로 모델링하였다. 해석 모델 의 경계조건은 실험체 하부의 모든 절점을 고정지지로 가정하고, 나머지 지점은 y축과 x축, z축 방향 변위를 허용하였다. 하중은 일축압축실험과 동일하게 필라멘 트와인딩 FRP를 제외한 콘크리트 전단면적과 펄트루 전 FRP에 Pressure로 작용시켰다.
유한요소해석 결과 RCFFT에 발생하는 응력은 부재 의 중심으로 갈수록 응력이 증가되는 것을 알 수 있었 다. 이는 콘크리트의 내부에서 최대응력이 발생하기 때문이라 생각된다. 식 (8), (9)에 대한 타당성을 조사 하기 위해 RCFFT에 대한 일축압축실험 결과 및 유한 요소해석에 의한 예측결과와 비교하여 Table 6에 나타 내었다. 해석결과가 실험결과 보다 2∼3% 차이로 크 게 나타났으나, 비교적 정확히 예측할 수 있음을 알 수 있다.
Table 6 결과비교
시편 ①실험결과
(MPa)
②해석결과 (MPa)
차
②/①
V-FRP-1 55.7 57.1 1.03
V-FRP-2 81.0 83.0 1.02
V-FRP-3 105.5 108.1 1.02
5. 결 론
이 연구는 FRP 보강 콘크리트 합성압축재를 토목분 야에 활용하기 위한 연구의 일부로서 기존 연구문헌의 조사, RCFFT에 대한 실험적, 해석적 연구 등을 수행 하였으며, RCFFT의 구조적 거동을 조사하여 얻은 결 론은 다음과 같다.
(1) 일축압축실험 결과 RCFFT는 CFFT와 유사하게 콘크리트의 파괴 후 FRP의 하중저항 효과로 하중은 지속적으로 증가하다가 FRP의 파단으로 최종 파괴되 었으며, 최종 파단강도는 FRP 보강량에 따라 선형으로 증가하였다.
(2) RCFFT의 압축강도는 FRP 내부의 콘크리트의 압축강도, 철근의 압축강도, 외부 FRP에 의한 구속효 과로 인한 강도 증가량을 산술적으로 합하여 추정할 수 있는 것으로 조사되었으나 FRP의 구속압이 횡방향 철근에 의한 구속압보다 큰 경우 횡방향철근에 의한 구속압이 중복되어 압축강도평가에서는 이러한 영향을 제외시켜야 한다.
(3) 실험결과 및 Lin 등의 연구결과를 비교 분석하 여 횡방향철근의 구속압 및 FRP에 의한 구속압을 고 려하여 RCFFT의 압축강도를 평가할 수 있는 평가식
을 제안하였다. 제안된 평가식은 실험결과와 비교할 때 최대 차는 6.2%로서 비교적 정확하면서도 간단하게 RCFFT의 압축강도를 예측할 수 있다. 또한 유한요소 해석을 사용하여 RCFFT의 강도를 정확히 예측할 수 있음을 확인하였다.
감사의 글
이 연구는 한국건설교통기술평가원의 건설기술혁신 사업의 연구비 지원으로 수행되었으며, 연구비 지원에 감사드립니다.
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