Flexural Crack for Fiber-Reinforced-Polymer Reinforced Concrete Beams

GFRP 보강근 콘크리트 보의 휨균열

The use of FRP(Fiber Reinforced Polymer) bars to replace conventional steel bars in reinforcing concrete structures is currently encouraged by many structural engineers, especially for their noncorrosive properties. The partial inferiority of the bond and mechanical properties for FRP bars, however, leads to wider and deeper cracks compared with those of steel reinforced concrete structures. This paper presents experimental results of concrete beams reinforced with FRP bars tested under static loading conditions up to failure. The study focuses on the effects of the reinforcement ratio on the behavior of concrete beams at various stages during loading. The study also attempts to establish a theoretical basis for the development of simple and rational design procedures for concrete beams reinforced with FRP bars.

기존의 콘크리트 구조물은 콘크리트만으로는 부족한 인장력 강화를 위해 철근을 보강근으로 사용하여 구조물을 형성하였으며, 이러한 철근콘크리트 구조물 시스템 내에서 철근은 사용연한이 지날수록 염분 및 습기, 염화물 등 외부환경에 의해 부식된다. 이러한 철근의 부식은 최종적으로 콘크리트 구조물의 성능 저하와 수명 단축을 유발시키는 주요 원인이 된다. 이와 같은 이유로 최근 Fiber Reinforced Polymer(FRP)를 이용하여 철근을 대체할 수 있는 보강근을 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다. FRP 보강근은 철근에 비해 고강도를 발휘할 수 있을 뿐 아니라, 비부식성이기 때문에 기존 철근의 부식 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 그러나 FRP 보강근은 철근에 비해 낮은 탄성계수와 부착강도로 인해 동일 하중 수준에서 철근 콘크리트보다 균열폭이 커지고 균열이 크게 진행하는 단점을 갖고 있다. 본 연구에서는 FRP 보강근 콘크리트 보와 기존의 철근콘크리트 보에 대한 정적 재하 실험을 통해 보강근의 종류와 보강근의 배치, 보강비 등에 따른 균열 거동과 파괴 모드의 변화를 고찰하였으며, 설계기준식과 측정값과의 비교를 통해 FRP 보강근 콘크리트의 균열평가에 대한 설계기준식의 타당성을 검토하였다.