CFRP 보강근을 사용한 경량콘크리트 보의 콘크리트 전단강도

Abstract

철근 콘크리트 구조물의 사용수명이 철근의 부식에 의하여 단축된다는 문제점을 인식하여 FRP bar를 철근의 대체제로 사용하는 콘크리트 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다6,11-18). FRP bar는 철근에 비하여 자증이 1/4 정도로 가벼우므로 경량골재콘크리트와 함께 사용된다면 해양에 부유되는 구조물 등에서 부식방지, 자중감소 등의 우수한 특성을 발휘할 수 있을 것으로 예상된다. 경량골재콘크리트2,3,4,5)와 FRP bar를 휨보강근으로 사용하는 보통콘크리트 보에 대한 연구는 국·내외적으로 각각 개별적으로는 활발히 진행되고 있으나, 경량골재콘크리트에 FRP bar를 휨보강근으로 사용하는 구조체에 대한 연구는 현재까지 거의 전무한 실정이다. 콘크리트 구조설계기준에 의하면 전경량콘크리트를 사용하는 경우에 콘크리트의 할렬인장강도가 규정되어 있지 않으면 설계기준강도의 제곱근()에 0.75를 곱하여 콘크리트의 전단강도를 구하도록 하고 있다9). 그러나 이러한 규정은 철근콘크리트 보의 경우를 대상으로 하는 것이므로 FRP 보강근을 사용하는 콘크리트 보에 대하여도 확대 적용이 가능한 가는 실험을 통하여 분석할 필요가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) 보강근을 사용하는 경량골재콘크리트 보에 대하여 콘크리트 압축강도와 휨보강근비 변화에 따른 일련의 보 실험을 행하고, 이 결과를 분석하여 경량골재콘크리트 보에서 콘크리트의 전단력 기여분을 평가하는 방법을 제시하고자 한다.

An alternative reinforcing material, fiber-reinforced polymer (FRP) bar, is being considered as a solution to the corrosion problem. Due to their corrosion resistance, FRP bars have received considerable attention. FRP materials have a high strength-to-weight ratio in addition to their noncorrosive nature. Therefore, when lightweight concrete structures reinforced with FRP bar, such as floating structures, areused in a marine environment, some advantages can be expected. But research on the lightweight concrete structure using FRP bar as a flexural reinforcement is limited to date. According to the ACI 318-05, when all-lightweight aggregate concrete is used, √f'_(c) shall be multiplied by 0.75 to calculate concrete shear contribution in case the splitting tensile strength is not specified. But this provision is useful for steel reinforced concrete structures and application possibility even to the FRP reinforced concrete structures has to be verified through experiments. This paperwill study the concrete shear contribution of the lightweight concrete beam reinforced with FRP bar, and an experiment and analysis of beams with varying concrete compressive strengths and flexural reinforcement ratios. The experimental results are compared with the proposed equation by the authors in preceding research, the ACI 440.1R-06, and the ISIS-MO3-01.