Development of Optimum Grip System in Developing Design Tensile Strength of GFRP Rebars

Previous test results showed that the current ASTM(American Standard for Testing and Materials) grip adapter for GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer) rebar was not fully successful in developing the design tensile strength of GFRP rebars with reasonable accuracy. It is because the current ASTM grip adapter which is composed of a pair of rectangular metal blocks of which inner faces are grooved along the longitudinal direction does not take into account the various geometric characteristics of GFRP rebar such as surface treatment, shape of bar cross section as well as physical characteristics such as poisson effect, elastic modulus in the transverse direction and so on. The objective of this paper is to provide how to proportion the optimum diameter of inner groove in ASTM grip adapter to develop design tensile strength of GFRP rebar. The proportioning of inner groove in ASTM grip adapter is based on the force equilibrium of GFRP rebar between tensile capacity and minimum frictional resistance required along the grip adapter. The frictional resistance of grip adapter is calculated based on the compressive strain compatibility in radial direction induced by the difference between diameter of GFRP rebar and inner groove In ASTM grip. All testing procedures were made according to the CSA S806-02 recommendations. From the preliminary test results on round-type GFRP rebars, it was found that maximum tensile loads acquired under the same testing conditions is highly affected by the diameter of inner groove in ASTM grip adapter. The grip adapter with specific dimension proportioned by proposed method recorded the highest tensile strength among them.

GFRP 보강근의 설계 인장강도 발현을 위한 적정 그립시스템 개발

기존 연구자에 의해 수행된 GFRP 보강근의 인장특성치 분석을 위한 많은 시험 결과에 의하면, 현행 ASTM 규격에서 제안하는 그립을 사용하여 GFRP보강근에 대한 인장강도 시험을 할 경우, 설계용 인장강도 특성치가 충분히 발현되지 않는 것으로 보고되고 있다. 이러한 원인은 두개의 금속재 블록에 내부 홈을 성형하여 마찰저항 방식에 의해 GFRP보강근을 고정하는 것을 특징으로 하고 있는 ASTM그립은 다양한 외피조건 및 단면형상을 지니고 있는 GFRP보강근의 물리적 특성을 충분히 반영하지 못하고 있는 것에 기인하는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 GFRP 보강근의 인장강도 특성치가 충분히 발현될 수 있도록 ASTM 그립에서의 최적의 내부 홈 치수를 도출해 내는 방법을 제안하고 시험을 통하여 입증하고자 한다. 본 연구에서 제안하는 ASTM그립에서의 내부 홈 치수에 대한 최적화 방법은 GFRP 보강근의 인장내력을 발현하기 위해 요구되는 최소한의 압축력과 평형을 이루도록 압축변형률 적합조건을 적용하여 GFRP보강근의 직경에 대해 ASTM그립의 내부 홈 직경을 조정하는 방법을 적용하였다. 본 시험에 사용된 시험편의 제작, 가력 및 측정장치의 설치 등은 nh 5806-02에서 제안하는 권고사항에 따라 실시하였다. ASIM그립의 내부 홈 직경크기를 달리하여 실시된 CFRP 보강근의 인장강도 시험결과에 의하면 측정된 인장강도 최대치는 ASTM 그립의 내부 홈 직경의 크기에 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 그 중에서 본 연구에서 제안한 방법에 의해 산정된 ASTM그립을 이용한 시험결과가 가장 큰 인장강도 값을 기록하는 것으로 나타났다 따라서 본 연구에서 제안하는 방법은 GFRP 보강근의 인장강도 특성치 분석을 위한 ASTM 그립의 제작에 매우 유용할 것으로 판단된다.