An Experimental Study for Flexural Characteristic of Concrete Beam Reinforced with FRP Rebar under Static and Fatigue

FRP 보강근을 사용한 콘크리트 휨부재의 정적 및 피로특성에 대한 실험적 연구

Corrosion of steel in the reinforced concrete structures is one of the main reason of degradation. It causes that lifetime of structures is shortened and maintenance cost is increased. And it also causes degradation of structures like bridges which are under repeated load. So, many research have been performed about FRP rebar. But there are few research about FRP rebar under fatigue. This study is to examine flexural characteristic of concrete beam reinforced with FRP(CFRP, GFRP) rebar under static and fatigue for considering the application. The specimens that used in this study are designed by ACI 440.1R-06 and reinforced with CFRP(CR) or GFRP(GR) overly. In the result of static bending test, all specimens were failed at compression phase. In fatigue test, the fatigue stress level was 60%, 70% or 80% of the static bending strength. Most of the specimens seemed to be compressive failure, but CR-60 and CR-70 specimens were failed with rupturing of tension bar.

철근 콘크리트 구조물의 철근 부식은 구조물의 성능 저하의 주요한 원인 중 하나이다. 철근 부식은 구조물의 수명을 단축시켜 막대한 유지 관리 비용을 요구하게 된다. 또한 이러한 철근의 부식은 주기적인 반복하중을 받는 교량이나 도로와 같은 구조물들의 구조적 성능저하를 가중시키는 요인이 되고 있다. 이러한 이유들로 인해 철근을 대체할 수 있는 FRP 보강근의 사용에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 국내외적으로 FRP 보강근의 피로시험에 대한 연구는 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내외로 상용화된 FRP(GFRP, CFRP) 보강근의 실제 구조물에 대한 적용가능성을 고찰하기위해 휨 보강시험체의 인장부 보강근으로 사용하여 정적 및 피로 성능을 검증하고자 한다. 본 연구에서 사용된 시험체는 ACI 440.1R-06으로 설계되었으며, CFRP 보강근으로 보강된 시험체(CR)와 GFRP 보강근으로 보강된 시험체(GR)는 과보강 단면으로 설계되었다. 정적 휨 실험을 수행한 결과, CR 시험체와 GR 시험체 모두 콘크리트 보의 상단 압축부가 파괴되는 것을 확인할 수 있었다. 피로 실험시 피로응력수준은 정적 휨 강도의 60%, 70%, 80%로 하여 실험을 수행하였다. 대부분의 시험체가 압축 파괴 양상을 보였지만 CR-60과 CR-70 시험체는 인장부 보강근의 파단으로 인한 파괴를 확인할 수 있었다. 피로 실험결과를 바탕으로 회귀분석을 통해 S-N 상관도를 적용하여 S-N 관계식을 얻을 수 있었다.