Reliability Assessment of Concrete Beams Reinforced with GFRP Bars

FRP 보강근을 사용한 콘크리트 보의 신뢰성 해석

Fiber reinforced polymer(FRP) bars are proving to be a valuable solution in the corrosion problem of steel reinforced concrete structures. As such, a number of guidelines for their use have been developed. These guidelines are primarily based on modifications to existing codes of practice for steel reinforced concrete structures. These guidelines are also similar in that though the design equations are presented in the partial factor formats that are often used in probability based design, they are not true probabilistic codes. Instead, they typically make use of already existing design factors for loads and resistances. Thus, when concrete structures reinforced FRP bars are designed, the structural reliability levels are not known. This paper investigates uncertainties of concrete beams reinforced with GFRP bars. Also, the structural reliability levels are evaluated for the flexural failure mode.

FRP 보강근은 철근부식의 근본적인 대책으로서 높은 인장강도와 내부식성이 우수한 재료이다. 그러나 낮은 탄성계수로 인해 부재의 처짐 및 균열이 철근콘크리트를 사용한 부재에 비하여 크게 발생하는 문제점이 있으며, 취성적인 성질로 인하여 파괴가 급격히 발생할 우려가 있다. 이러한 FRP 보강근을 구조부재에 사용하기 위해서는 기존의 철근콘크리트 부재설계와는 다른 개념이 필요하며, 이미 구조부재에 FRP 보강근을 사용하고 있는 외국의 경우 기존의 FRP 보강근을 사용한 구조부재의 설계를 위한 제안식들은 실험에 의한 계수의 추가 등으로 철근콘크리트 구조설계식을 수정하는 형태로서 제안되어지고 있다. 그러나 이러한 방법은 설계식을 복잡하게 하며, 철근콘크리트와 다른 FRP 보강근의 특성을 적절히 반영하고 있다고 할 수 없다. 또한, 기존의 설계식의 수정된 형태에서는 하중저감계수와 같은 안전계수(safety factor)를 제안하고 있으나, 정확한 신뢰성레벨은 알지 못하며, 실험에 의한 경험적 값의 성격이 강하다. 따라서 본 연구에서는 FRP bar를 사용한 보의 불확실성을 조사하고, FRP bar를 사용한 부재의 신뢰성지수를 평가하였다.