KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Failure and Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams Strengthened with CFRP Strips

탄소섬유판(CFRP Strip)으로 보강된 철근콘크리트 부재의 파괴거동 및 휨 거동 특성

  • 임동환 (동서대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 박성환 (동서대학교 대학원 토목공학과)
  • Received : 2007.08.10
  • Accepted : 2008.01.22
  • Published : 2008.03.31
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Abstract

The purpose of this study was to examine the flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened with CFRP strips. A total of 12 rectangular beams were tested. Test variables in this study were the shapes, bonded length and the number of longitudinal layers of CFRP strips. From the experimental study, flexural capacity of the beams strengthened with CFRP strips significantly increased compared to the reinforced concrete beam without a CFRP strip. Maximum increase of ultimate strength was found about 120% more than the control beam. In this test, most of the strengthened beams failed suddenly due to the debonding of CFRP strips. It is also observed that the debonding of the strip was initiated in the flexural zone of the beam and propagated rapidly to the end of the beam. The ultimate tensile strains of CFRP strips in this test were occurred at the level of 36% of rupture tensile strength of the CFRP strip, and an analytical approach to compute the flexural strength of reinforced beams strengthened with CFRP strips based on the effective stresses was conducted.

본 연구는 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 거동특성 및 파괴양상을 규명하고 또한 탄소섬유판 부착탈락 거동을 규명함에 그 목적이 있다. 이를 위하여 탄소섬유판의 형상, 섬유판 부착길이, 부착면적 등의 다양한 변수를 포함하는 실험연구가 수행되었으며, 초기 부착균열이 발생되는 부착탈락 기구를 규명 하였다. 본 실험결과 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성은 보강되지 않은 보에 비해 현저하게 개선되며 최대 극한강도 증진율은 120% 이상인 것으로 나타났다. 또한 탄소섬유판 탈락 시 측정된 탄소섬유판의 인장변형율은 탄소섬유판의 극한 변형율의 36%에 해당되는 것으로 나타났으며, 탄소섬유판의 부착길이가 충분 할수록 보는 휨 균열로 야기되는 탄소섬유판의 계면 부착탈락으로 파괴됨을 알 수 있었다. 탄소섬유판의 계면부착탈락은 휨을 받는 구역에서 시작되어 보의 양 끝단으로 급격하게 전파되는 취성적인 파괴를 유도하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 탄소섬유판의 유효응력에 근거하여 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성을 계산하였으며, 이는 실험결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

Keywords

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