A Study on the Flexural Capacity of Reinforced Timber Beams with the Inserting Method of CFRP Plates

When historical or cultural buildings need to be repaired or reinforced, the changes of original features should be minimized, and the strengths of structures should be improved. Among the existing methods to reinforce historical wood structures, the carbon fiber reinforcement polymer (CFRP) installation method is one of the best ones to achieve the afore-mentioned requirements. Therefore, this study aims at investigating the reinforcing effects and failure modes of timber beams reinforced with the inserted CFRP, a part of roof trusses in modern wood structures, and at providing the fundamental test data to estimate the CFRP rein-forced timber beam in the application of this reinforcing method. The primary parameters in this study were the layout and amount of CFRP. It was observed that, when $0.3{\sim}0.7%$ of CFRP were installed, the strengths of reinforced timber beams increased up to 173% compared to its original strength, but their strengthening effects were heavily influenced by the characteristics of timber such as burls. In order to improve the applicability of this strengthening method, fundamental understandings on the characteristics of wood would be necessary, and there would be in need of researches on the non-destructive test for wood structures as well.

탄소섬유판 삽입공법으로 보강된 목재보 휨강도에 관한 연구

문화재의 보수 보강은 모재 및 외형의 손상을 최소화하면서 부재의 강도를 증가시킬 수 있어야 한다. 목조 문화재에서 보부재에 대한 기존의 여러 보강법 중 CFRP 삽입공법은 모재의 손상을 최소화하면서 원목재의 강도를 효과적으로 증가시킬 수 있어 향후 근대건축물의 보수보강 공사에 적용성이 높은 방법이 될 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 근대건축물의 지붕구조체를 보존하기 위한 보부재의 보강방법 중 부재의 외연적 손상을 최소화할 수 있는 탄소판 삽입공법을 목재보에 적용하여 보강효과와 파괴 성상 등을 실험을 통해 조사, 분석하고 이 보강법의 실제 적용을 위해 보의 휨응력 산정을 위한 기초적 자료를 제시하였다. 본 실험에서는 CFRP의 배열형태와 보강량을 주요변수로 하였으며, $0.3{\sim}0.7%$의 CFRP보강량을 사용하였을 경우 원목재의 강도에 비해 최대 173%까지 보강효과를 발휘하는 것으로 나타났으나, 옹이 등 모재의 특성에 의하여 크게 영향을 받는 것으로 관찰되었다. 향후 이 공법의 적용성을 높이기 위해 목재에 대한 기초적 연구들이 활성화되어야 할 것이며, 목재의 비파괴 실험에 관한 연구도 필요할 것으로 사료된다.