초록
본 논문은 탄소 FRP 판을 이용한 철근 콘크리트 보의 휨 보강효과와 거동에 대한 연구이다. 본 연구에서의 실험인자로는 휨보강 탄소 FRP 판의 부착길이와 탄소 FRP 쉬트의 복부정착 길이이다. 시험보는 탄소 FRP 판으로 인장면에 부착하여 휨 보강하고 FRP 판을 탄소 FRP 쉬트로 복부에 정착하였다. 일반적으로 복부정착이 없는 휨 보강된 보들의 파괴형태는 횡방향 주철 근을 따라 발생한 콘크리트 덮개 박리파괴를 나타내었다. 반면, 탄소 FRP 쉬트로 복부 정착된 휨 보강 보들은 CFRP 파단파괴 후 콘크리트 경계면 전단 박리파괴를 나타내었다. 보강된 보들의 극한하중과 극한처짐은 FRP 판의 휨 부착길이의 증가에 따라 증가하였다. 또한, 휨 보강된 보들은 FRP 쉬트의 복부정착 길이의 증가에 따라 극한하중과 극한처짐 값이 증가하였다. 특히, 복부 정착한 보들은 최대 극한하중에 도달한 후에도 상당한 극한하중 지지능력을 상당한 극한 처짐 시까지 유지하였다. 시험보의 길이에 걸친 FRP 판의 변형률 분포는 휨 모멘트도의 모양과 거의 유사하여 전단지간에서 일정한 전단응력 분포를 가정할 수 있었다. 전지간을 휨 보강한 보에 있어서는 콘크리트와 FRP 쉬트에 의한 경계면에서의 극한전단 저항강도는 복부정착 길이가 늘어남에 따라 증가하였다. 전단 저항강도 중에서 본 실험에서 사용한 복부 정착 FRP 쉬트도 일부의 전단 저항강도를 부담하였다.
This paper presents the flexural behavior and strengthening effect of reinforced concrete beams bonded with carbon FRP plate. Parameters involved in this experimental study were plate bond length and sheet web anchorage length. Test beams were strengthened with FRP plate on the soffit and anchored with FRP sheet on the web. In general, strengthened beams with no web anchorage were failed by concrete cover failure along the longitudinal reinforcement. On the other hand, strengthened beams with web anchorage were finally failed by delamination shear failure within concrete after breaking of CFRP sheet wrapping around web. The ultimate load and deflection of strengthened beams increased with an increased bond length of FRP plate. Also, the ultimate load and deflection increased with an increased anchorage length of FRP sheet. Particularly, the strengthened beams with web anchorage maintained high ultimate load resisting capacity until very large deflection. The shape of strain distribution of CFRP plate along beam was very similar to that of bending moment diagram. Therefore, an assumption of constant shear stress in shear span could be possible in the analysis of delamination shear stress of concrete. In the case of full bond length, the ultimate resisting shear stress provided by concrete and FRP sheet Increased with an increase of web anchorage length. In the resisting shear force, a portion of the shear force was provided by FRP anchorage sheet.
