Abstract
This study investigates the failure mechanism of RC beams strengthened with GFRP (glass fiber reinforced polymer) sheets. After analyzing failure mechanisms, the various methods to prevent the debonding failures, such as increasing bonded length of GFRP sheets, U-shape wrappings and epoxy shear keys are examined. The bonded length of GFRP sheets are calculated based on the assumed bond strengths of epoxy resin. The U-shape wrappings are either adopted at the end or center of the CFRP sheets bonded to the beam soft. The epoxy shear keys are embedded to the beam soft to provide sufficient bond strength. The end U-wrappings and the center U-wrappings are conventional, while epoxy shear keys are new details developed in this study. A total six half-scale RC beams have been constructed and tested to investigate the effectiveness of each methods to prevent debonding failure of GFRP sheets. From the experimental results, it was found that increasing bonded length or end U-wrappings do not prevent debonding failure. On the other hand, the beams with center U-wrappings and shear keys reached an ultimate state with their sufficient performance. The center U-wrappings tended to control debonding of the longitudinal GFRP sheets because the growth of the longitudinal cracks along the edges of the composites was delayed. In the case of shear keys, it was sufficient to prevent debonding and the beam was failed by GFRP sheets rupture.
본 연구에서는 유리섬유시트로 휨보강된 RC 보의 파괴 양상을 분석하고, 부착파괴를 방지하기 위한 실험 연구를 수행하였다. 부착파괴를 방지하기 위한 방법으로 부착길이를 증가시키는 방법과 U형 보강 방법 및 에폭시 전단키 보강 상세에 대하여 검증하였다. 유리섬유시트의 부착길이는 콘크리트 계면과 보강재 사이의 부착강도를 가정하여 계산하였다. U형 보강 방법은 콘크리트 밑면에 부착된 유리섬유시트의 단부 혹은 중앙부를 U형으로 감싸서 보강하였다. 콘크리트 하부에 매립된 전단키는 유리섬유시트의 인장력에 대하여 충분한 부착력을 제공하도록 하였다. 단부 U 보강과 중앙부 U 보강은 부착파괴를 방지하기 위해 기존에 제안된 방법이며, 에폭시 전단키는 본 연구에서 제시된 새로운 방지 상세이다. 유리섬유시트의 부착파괴 방지 상세에 대한 효과를 검증하기 위하여 총 6개의 실험체를 제작 실험하였다. 본 실험 결과에 의하면 부착길이 및 단부 U 보강 상세를 적용하는 방법은 조기 부착파괴를 억제하지 못하는 것으로 나타났다. 반면 중앙부 U 보강 상세는 보강재를 따라 발생하는 박리균열의 진행을 억제시키기 때문에 부착파괴를 지연하는 효과가 있으며, 전단키의 경우는 부착파괴를 충분히 방지하며 유리섬유시트의 파단을 유도하는 것으로 나타났다.
