Flexural Behavior of RC Beams Strengthened with Steel Strand and Carbon Fiber Sheet

With deterioration of the nation's infrastructure comes the growing, need for effective means of rehabilitating structures. Possibly one for the most challenging tasks is to upgrade the overall capacity of concrete structure. Therefore, considerable efforts are still being made to develop new construction materials. Rehabilitation of damaged RC structures occasionally requires the removal and replacement of concrete in the tension zone of the structural members. Typical situation where the tension zone repair is necessary is when the concrete in the tension zone in beams or slabs has spalled off as a result of corrosion in the bottom reinforcing bars or due to extensive fire. The rehabilitation of such conditions normally involves the removal of the concrete beyond the reinforcement bars, cleaning or replacing the tensile bars and reinstatement of concrete to cover the steel bars the original shape and size. This study focused on the flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened by steel strand and carbon fiber sheet in the tension zone. The properties of beams are 15$\times$25 cm rectangular and over a 200cm span. Test parameters in this experimental study were strengthening methods, jacking volume, the number of sheet. We investigated the flexural behavior of simply supported RC beams which are strengthened with the carbon fiber sheet, monotonic loads. Attention is concentrated upon overall bending capacity, deflection, ductility index, failure mode and crack development of repaired and rehabilitated beams.

강연선 및 탄소섬유쉬트로 보강된 철근 콘크리트 보의 휨거동 특성

현재 국내에서는 급속한 근대화 과정 중에서 시공시부터 부실하게 건설된 콘크리트 구조물의 사용기간이 짧아짐에 따라 구조물의 노후화가 심각하게 진행되고 있는 실정이다. 특히, 교량의 경우에는 교통량과 교통하중의 증가 등으로 인한 손상이 가속화되어 교량의 안전성에 심각한 문제가 발생되고 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 부재가 균열에 의해 박리ㆍ탈락되었다고 가정한 후, 인장하단에서 8cm까지 폴리머 시멘트 페이스트로 보수한 후 강연선을 이용하여 보강한 시험체, 에폭시 주입공법으로 균열을 보수한 후, 탄소섬유쉬트를 사용하여 보강한 시험체와 표준시험체 등 8개의 보를 제작하였다. 시험체의 제원은 단면 15$\times$25 cm 지간길이 200cm, 총길이 220cm이고, 강연선의 긴장량과 탄소섬유쉬트의 보강겹수을 실험변수를 선택하여 휨 실험을 실시하였다. 실험결과 폴리머 시멘트 페이스트와 포스트 강연선을 이용한 시험체와 탄소섬유쉬트 보강시험체는 표준시험체보다 상당히 큰 보강효과를 보였다. 탄소섬유쉬트 보강시험체는 1겹으로 보강할 경우에 보강재의 지간 중앙의 인장파단이 발생되어 보강효율이 가장 높았으며 보강겹수가 감소할수록 취성적인 파괴가 발생되어 보강성능이 저하되었다. 그러나, 강연선을 이용한 시험체는 긴장량이 증가할수록 보강효과가 선형적으로 증가하여 어느 정도까지는 상당히 큰 보강효과를 나타내었다.