Calculation for of Strength Reduction Factor for Concrete Beam reinforced with GFRP rebars

GFRP rebar로 보강된 콘크리트보의 휨 강도감소계수 보정식 제안

If the flexural member of concrete is designed using the FRP rebar, suddenly brittleness destruction resulted from the fracture of FRP rebar is generated in the extreme situation because of brittleness characteristics of FRP rebar and concrete when designed to be less than balanced reinforcement ratio, so it is recommended to design the flexural member of concrete to be more than balanced reinforcement ratio. In ACI 440.1R-06 proposes the different bending strength decrease coefficient according to destructive form of concrete flexural member using the FRP rebar. However, ACI 440.1R-06 applies the same strength decrease coeffient to all FRP rebars made of diverse materials. If the same strength decrease coefficient is applied to all FRP rebars, effect of increasing the reinforcement ratio and selection of FRP rebar will be considerably limited. In this regard, we are to propose the formula to calculate the bending strength decrease coefficient in consideration of change in characteristics of FRP rebar and L/D through the reliability analysis in this paper.

FRP rebar와 콘크리트의 취성적인 재료특성때문에 FRP rebar를 사용한 콘크리트 휨 부재는 균형 보강비 이하의 저보강 설계시 극한상태에서 FRP rebar의 파단에 따른 급작스런 취성파괴가 발생한다. 따라서 일반철근콘크리트와 달리 균형보강비 이상으로 설계한다. 또한 부족한 연성을 보완하고 충분한 예비강도를 확보하기 위하여 철근콘크리트보다 안전한 휨 강도감소계수가 요구된다. ACI 440.1R-06에서는 FRP rebar의 사용한 콘크리트 휨 부재의 파괴형태에 따라 서로 다른 휨 강도감소계수를 제안하고 있으며, 또한 다양한 재료로 개발되어진 모든 FRP rebar에 동일한 휨 강도감소계수를 적용하고 있다. 이는 FRP rebar로 균형보강비 이상 보강된 콘크리트 휨부재의 휨 강성 증대효과를 고려하지 못하는 것이며, 다양한 FRP rebar 사용을 제한하는 것이라 할 수 있다. 따라서 다양한 FRP rebar의 종류와 보강비의 변화에 따라 다른 휨 강도감소계수를 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되며, 본 논문에서는 GFRP rebar로 보강된 콘크리트보의 휨 강도감소계수 보정식을 신뢰성해석을 통하여 제안하였다.