KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Stress-strain Relations of Concrete Confined with Tubes Having Varying GFRP Layers

수적층 및 필라멘트 와인딩을 이용한 GFRP튜브로 구속된 콘크리트의 압축 거동

  • 이성우 (국민대학교 건설시스템공학부) ;
  • 최석환 (국민대학교 건설시스템공학부)
  • Received : 2008.02.11
  • Accepted : 2008.09.16
  • Published : 2008.11.30
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Abstract

Concrete-filled glass fiber reinforced polymer tubes are often used for marine structures with the benefit of good durability and high resistance against corrosion under severe chemical environment. Current research presents results of a comprehensive experimental investigation on the behavior of axially loaded circular concrete-filled glass fiber reinforced polymer tubes. This paper is intended to examine several aspects related to the usage of glass fiber fabrics and filament wound layers used for outer shell of piles subjected to axial compression. The objectives of the study are as follows: (1) to evaluate the effectiveness of filament winding angle of glass fiber layers (2) to evaluate the effect of number of GFRP layers on the ultimate load and ductility of confined concrete (3) to evaluate the effect of loading condition of specimens on the effectiveness of confinement and failure characteristics as well, and (4) to propose a analytical model which describes the stress-strain behavior of the confined concrete. Three different types of glass fiber layers were chosen; fabric layer, ${\pm}45^{\circ}$ filament winding layer, and ${\pm}85^{\circ}$ filament winding layer. They were put together or used independently in the fabrication of tubes. Specimens that have various L:D ratios and different diameters have also been tested. Totally 27 GFRP tube specimens to investigate the tension capacity, and 66 concrete-filled GFRP tube specimens for compression test were prepared and tested. The behavior of the specimens in the axial and transverse directions, failure types were investigated. Analytical model and parameters were suggested to describe the stress-strain behavior of concrete under confinement.

콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브는 좋은 내구성과 심한 부식환경에서 견딜 수 있는 높은 화학적인 저항성으로 인해서 해양구조물에서 종종 사용된다. 이 연구는 원형 콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브에 대한 다양한 실험을 수행하고 결과를 분석한다. 유리섬유 직포 수적층, 필라멘트 와인딩 적층을 압축을 받는 관의 바깥 튜브로 사용하는 경우에 고려해야 하는 몇 가지 측면을 실험 분석한다. 이 연구의 목적은 다음과 같다: (1) 유리섬유 층의 필라멘트 와인딩 각도의 효율성 검증 (2) GFRP 적층수가 강도 및 최고 변형률에 미치는 영향 평가 (3) 단부 재하조건이 구속효과 및 파괴양상에 미치는 영향 파악, 그리고 (4) 구속 상태에서 콘크리트의 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 제시이다. 세 가지 서로 다른 종류의 섬유 구성이 사용되었다: 직포층, ${\pm}45^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층, 그리고 ${\pm}85^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층. 각 층은 독립적으로 혹은 복합적으로 함께 사용되었다. 시편의 비 및 지름이 서로 다른 경우도 실험하였다. 총 27개의 GFRP 튜브 시편을 이용해서 인장 실험을 수행하였고, 66개의 콘크리트충전 GFRP튜브 시편을 이용해서 압축 실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 구속상태의 콘크리트 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 및 영향계수를 제시하였다.

Keywords

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