Failure Mode and Design Guideline for Reinforced Concrete Slab Strengthened Using Carbon FRP Grid

This paper presents the failure mode and strengthening design of reinforced concrete slab strengthened with Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP) grid. Parameters involved in this experimental study are FRP grid reinforcement quantity, repair mortar thickness, the presence of anchor, and strengthening in compression. In this study, there are different failure types with increasing the CFRP grid strengthening reinforcement. On the low strengthening level, CFRP grid in repair mortar cover ruptures. On the moderate strengthening level, there is a debonding shear failure in the interface of carbon FRP grid because of the excessive shear deformation. On the high strengthening level, diagonal shear failure occurs. With the increasing of FRP grid reinforcement, the strengthening effect increased, but the ductility decreased. By limiting the strengthening level, it can be achieved to prevent shear failure which result in sudden loss in the resisting load capacity. CFRP rupture failure is desirable, because CFRP ruptured concrete slab keeps the same load capacity and ductility haying before strengthening even after failure. Finally, design guideline and procedure are given for strengthening of concrete slab with CFRP grid.

Carbon FRP Grid로 휨 보강한 철근콘크리트 슬래브의 파괴형태와 설계기준

본 논문은 CFRP 격자 보강재로 보강한 콘크리트 슬래브의 파괴형태와 보강설계기준에 대한 연구이다. 실험 연구에서 채택한 시험변수로는 CFRP 격자 보강재의 양, 보강 모르타르의 깊이, 앵커핀의 유무, 압축부 보강 등이다. 연구에 의하면 CFRP 격자 섬유 보강량에 따라 파괴형태가 다르게 나타났는데 낮은 보강수준에서는 FRP 격자의 인장 파단파괴를 보였고 보통의 보강정도에서는 격자층 계면전단파괴가 발생하였다. 높은 보강량을 가진 슬래브에서는 사인장전단파괴 형태를 나타냈다. 보강 효과는 FRP 격자 보강재의 양이 증가할수록 증대하였으나 취성 전단파괴에 의해 연성은 감소되었다. 따라서 FRP 격자 보강량을 제한함으로써 갑자기 하중 지지력을 상실하는 전단파괴를 피할 수 있다. 파괴형태 중 CFRP 파단파괴가 바람직한데 그 이유는 섬유파단 후에도 극한상태에서 보강 전 슬래브의 하중지지력과 연성을 가지고 있기 때문이다. 마지막으로 본 논문은 CFRP 격자섬유보강설계기준과 과정을 제시하고 있다.