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복합소재를 활용한 곡면 패널 축소형 실험체의 구조 성능 평가
박희범,박종섭,강재윤,정우태,Park, Hee Beom,Park, Jong-Sup,Kang, Jae-Yoon,Jung, Woo-Tai 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.6
FRP is a new material that is light, has high strength and high durability, and is emerging as a third construction material inside and outside of countries. However, very few studies have been done on curved FRP construction materials that can be used for tunnels or arched bridges. Because a small composite panel specimen is smaller than a full-size specimen, it can be used in a variety of experiments under different conditions. Therefore, in this study, experiments were performed on a void section, a solid section, a connected solid section, and a sand-coating solid section. The results of the experiment show that the connection of composite curved panels with longitudinal connections provides almost equivalent performance to that of a single panel. However, it is necessary to strengthen the connections, since the connections that are most susceptible to damage will break first. 국내외에서는 $CO_2$ 저감 및 에너지 효율 증대에 관심의 초점이 되고 있으며 건설 분야 에서도 저탄소 녹색 성장을 위한 노력이 급증하고 있는 실정이다. 특히 FRP는 경량, 고강도, 고내구성 특성을 보유한 신소재로서 최근 국내외에서 제3의 건설소재로 대두되고 있다. 그러나 아직까지 터널이나 아치형 교량 등에 활용가능한 곡면형 FRP 건설자재에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있으며 현재까지 곡면 구조재에 대한 연구는 프리캐스트 콘크리트에 대한 연구가 주를 이루고 있는 실정이다. 복합소재 패널 축소실험체는 실대형 실험체에 비하여 크기가 작기 때문에 다양한 실험을 수행 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 부재로만 구성된 중공형, FRP 부재에 콘크리트를 채운 단일 중실형과, 길이방향 연결부를 가지는 연결부 중실형, 그리고 FRP 부재와 콘크리트간의 부착력을 향상시킨 규사코팅 중실형에 대하여 실험을 수행하였다. 실험결과 길이 방향 연결부를 이용하여 복합소재 곡면패널을 결합할 경우에도 단일 부재와 거의 동등한 성능을 보인다고 판단된다. 하지만 실험체의 파괴시 가장 취약한 연결부에서 우선 파괴가 발생하기 때문에 향후 연결부 보강이 필요하다고 판단된다.
박희범(Hee Beom Park),박종섭(Jong-Sup Park),강재윤(Jae-Yoon Kang),정우태(Woo-Tai Jung) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.7
최근 구조물의 장수명화에 대한 관심이 증가하면서 내부식, 고내구성이 뛰어난 재료적 특성으로 인해 유지관리비용이 현저히 절감되는 FRP를 건설 구조물에 활용하기 위한 연구가 다방면에서 시도 되고 있다. 본 연구에서 대상으로 하는 복합소재 패널은 곡선을 가지는 부재로서 터널 등의 구조물에 가장 많이 사용되는 아치형 부재이다. 최근 복합소재 곡면패널은 자동화 제작장치에 의해 고품질, 대량생산이 가능하게 되었으며 성형공정을 토대로 강화섬유의 공급 및 배열에서 최종제품의 절단까지 일괄공정으로 이루어진다. 하지만 아직까지는 구조부재로서의 적용 빈도가 낮아 관련 설계기준 및 실험데이터가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 FRP 곡면패널의 구조부재로서 성능을 검증하기 위하여 우선적으로 부재단위의 역학적 성능을 검토하는 것이다. 이를 위해 섬유방향 복합소재 패널로부터 시편을 제작하여 부재단위의 인장실험, 압축실험, 연결부 성능실험을 수행하여 FRP 패널에 적용된 부재의 역학적 특성을 파악하고자 한다. 인장 실험결과 곡률이 큰 시험체의 인장강도가 더 크게 나타났으며, 압축 시험결과 복합소재 단면이 콘크리트 단면보다 압축강도가 더 크게 나타났다. 마지막으로 연결부 성능 시험결과 연결부의 부착성능은 FRP 복합소재 패널의 강도보다 동등 이상의 강도를 가지고 있는 것으로 나타났다. FRP is a new material that is lightweight, has high strength and high durability, and is emerging as a third construction material in many countries. The composite material panel targeted in this study was a curved member and is the most frequently used arch-shaped member of a structures, such as tunnels. Composite curved panels can be produced in high quality and large quantities through automation operations. On the other hand, the frequency of application is low, and the design criteria and experimental data are lacking. Therefore, this study examined the mechanical performance of the member unit first to verify its performance as structural members of the FRP curved panel. For this purpose, tensile, compression, and connection performance tests were carried out. The tensile tests showed greater tensile strength of specimens with larger curvature, and the compression tests showed that the composite section of a composite material has greater compressive strength than the concrete section. Finally, the test of the performance of the connection showed that the attachment performance of the connection was more than equal to that of the FRP composite material panel.
박희범 ( Park Hee Beom ),강재윤 ( Kang Jae-yoon ),송재준 ( Song Jaejoon ),박흥석 ( Park Hung Seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.22 No.2
The concrete vacuum tube structure, which must maintain air-tightness, is manufactured in the form of a segment, and it is necessary to install the joints at uniform gap in order to assemble in the field. In this study, member tests were carried out to investigate the air-tightness performance at the joints of the concrete vacuum tube structures.