Abstract
Fiber reinforced composite materials have various advantages in mechanical and chemical aspects. Not only high fatigue and chemical resistance, but also high specific strength and stiffness are attained, and therefore, damping characteristics are beneficial to marine piles. Since piles used for marine structures are subjected to compression and bending as well, detailed research is necessary. Current study examine the mechanical behavior under flexural and/or compressive loads using concrete filled fiber reinforced plastic composite piles, which include large size diameter. 25 pile specimens which have various size of diameters and lengths were fabricated using hand lay-up or filament winding method to see the effect of fabrication method. The inner diameters of test specimens ranged from 165 mm to 600 mm, and the lengths of test specimens ranged from 1,350 mm to 8,000 mm. The strengths of the fill-in concrete were 27 and 40 MPa. Fiber volumes used in circumferential and axial directions are varied in order to see the difference. For some tubes, spiral inner grooves were fabricated to reduce shear deformation between concrete and tube. It was observed that the piles made using filament winding method showed higher flexural stiffness than those made using hand lay-up. The flexural stiffness of piles decreases from the early loading stage, and this phenomenon does not disappear even when the inner spiral grooves were introduced. It means that the relative shear deformation between the concrete and tube wasn't able to be removed.
복합소재는 화학적, 역학적인 면에서 여러 장점을 가지고 있다. 피로 저항성과 화학적 저항성이 높을 뿐 아니라, 비강도, 비강성 등이 높아서 높은 감쇠 특성을 보인다. 항만 구조물에 사용되는 파일은 압축 뿐만 아니라 휨을 받기도 하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대구경을 포함하는 콘크리트 충전 유리섬유 복합소재 파일의 압축 거동 혹은 휨-압축 거동을 분석한다. 지름 및 길이가 서로 다른 25개의 실험 파일을 제작하는데, 시편의 복합소재 튜브 내경은 165 mm에서 600 mm에 이르고, 길이는 1,350 mm에서 8,000 mm에 이른다. 수적층 및 필라멘트 와인딩 성형 공법을 모두 사용하여 튜브를 제작하여 적층의 구조가 미치는 차이를 알아보았다. 충전 콘크리트의 강도로는 27 MPa과 40 MPa를 사용하였다. 축방향 및 원주방향의 섬유의 부피비에 변화를 주어 각각의 영향을 분석하였고, 일부 시편에는 나선형 홈을 튜브 안쪽에 성형하여 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 줄이는데 기여할 수 있는지 분석하였다. 실험결과를 보면, 직포만을 사용하여 수적층 성형 공법으로 파일을 제작하는 것보다 필라멘트 와인딩 성형 공법을 이용하여 제작하는 것이 휨강성을 높이는데 훨씬 유리하다. 나선형 홈을 성형해서 넣더라고 휨강성은 낮은 하중단계에서 부터 지속적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 보아, 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 완전히 억제하지는 못하는 것으로 판단된다.
