The Strengthening Effects of Concrete Columns Confined with Carbon Fiber Sheets along the Fiber Direction

Carbon, Aramid, Boron and Glass fibers are used as fibrous materials to promote structural bearing strength. Of these fiber types, carbon fiber is the most commonly used material, and is characterized by having a one-way direction, which is strengthened by tensile strength due to the attached direction only, while other types of fibers are two-way. Therefore, when applied in the field, the attachment direction of fiber is a very important factor. However, when fiber direction is not mentioned in the design drawing, there sometimes is no improvement in structural strength, as the fiber is being installed by a site engineer or workers who lack structural knowledge. The purpose of this study was to propose an optimal direction of carbon fiber through a comparison & analysis of reinforcing efficiency with reinforced experimental columns that used carbon fibers in each of the inclined, horizontal and vertical directions. According to the results, horizontal direction in the reinforced column was improved by 153.43%, but vertical direction was 104.61% only, and it was understood this was due to increased tensile strength along the fiber direction. For this reason, it is necessary to include information regarding fiber direction in design and site management.

탄소섬유쉬트 올방향에 따른 콘크리트 기둥 보강성능

구조물의 내력증진 방법으로 적용되는 섬유재료에는 탄소섬유와 아라미드섬유 브론섬유 및 유리섬유 등이 있다. 이 중에서도 탄소섬유는 가장 많이 쓰이는 재료로서 다른 종류의 섬유올이 2방향성인 반면 탄소섬유 올은 1방향성으로서 부착되는 섬유올 방향으로만 인장내력에 의해 보강되므로 현장적용 시 섬유올의 부착방향이 매우 중요한 요소이나 보강설계 시 이에 대한 뚜렷한 도시가 되지 않아 구조적 지식이 없는 현장기술자 또는 인부들의 무개념적인 시공으로 보강성능을 전연 확보하지 못하는 사례가 종종 발생되곤 한다. 본 연구는 콘크리트 기둥에 대한 탄소섬유쉬트 방향에 따른 보강성능을 파악코자 각 실험체별로 섬유 올의 경사, 수평 및 수직방향으로 보강한 후 가력을 통한 보강성능을 비교 분석하여 섬유올 방향이 보강성능에 미치는 영향을 대비분석함으로서 섬유방향에 대한 최적의 보강설계 방안을 제시하고자 하였으며, 실험결과 수평방향의 보강성능은 153.43%인 반면 수직보강은 겨우 104.61%로서 거의 보강효과가 없는 것으로 나타났다. 이는 섬유올 방향의 인장내력 증진에 따른 구속효과에 의한 보강효과로서 보강설계와 현장관리에 철저한 관리가 절대적이다.