FRP 판으로 표면매입 보강된 철근콘크리트 보의 보강성능

서수연,최기봉,권영순 한국구조물진단유지관리공학회 2012 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.16 No.1

최근 FRP를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보강방법으로서, 표면매입 보강 (Near-Surface-Mounted Retrofit, NSMR)방법의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 방법은 콘크리트에 홈을 형성하는 추가의 작업이 필요하지만 보강효과를 높일 수 있고 FRP가 표면에 노출되지 않기 때문에 환경의 영향을 저감시킬 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 표면매입 보강공법 즉, FRP판을 세워서 표면에 매입보강하는 공법의 보강효과를 실험적으로 규명하고자 하였다. 이를 위하여 철근콘크리트 보를 제작한 뒤 기존의 표면부착 보강과 표면매입 보강을 실시한 뒤 실험을 통하여 보강성능을 비교하였다. 또한 매입보강의 경우에는 중앙부를 부분적으로 비부착시켜 그 효과를 관찰하였다. 연구결과, FRP판을 이용한 철근콘크리트 부재의 휨보강방법으로서 FRP판을 세워서 표면에 매입하는 보강방법은 기존의 판 부착보강에 비하여 높은 보강성능을 발휘하는 것으로 나타났다. ACI 440-2R의 휨보강시 내력산정방법을 따르고 정착부분의 세가지 파괴형태를 고려함으로써 표면매입 보강된 부재의 내력을 평가할 수 있는 것으로 나타났다. Recently, research about Near-Surface-Mounted Rertofit (NSMR) method has been being widely performed as a method for retrofit of RC structure using FRP. This method requires additional work to make grooves during retrofit but makes it possible to improve retrofit effect and reduce the attack by environment. In this paper, the retrofit effect of NSMR method, especially the method using FRP plate instead of bar is investigated through experiment. Six RC beams were made and retrofitted using by FRP plate following the planned methods; Surface-Bonding Retrofit (SBR), NSMR without debonding region and NSMR with debonding region. Flexural capacity of all specimens was evaluated by beam test with simple support condition. As a result, NSMR method with FRP plate had more improved structural capacity than SBR method. The calculation process of ACI 440-2R can be used to predict the member retrofitted by NSMR with FRP plate with consideration on the three anchorage failure mechanism.

표면요철 매입형 CFRP봉과 CFRP시트 보강방법에 따른 철근콘크리트 보의 구조성능평가 및 개선

하영주,하기주 대한건축학회지회연합회 2015 대한건축학회연합논문집 Vol.17 No.1

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 건축물의 구조성능 개선을 위하여 표면요철 매입형 CFRP봉과 CFRP시트를 사용한 철근콘크리트 보의 구조성능을 평가하기 위하여 실험을 수행하였다. 표면요철 매입형 CFRP봉의 사용량, CFRP시트 보강 유무에 따라 총 8개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 구조성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 표면요철 매입형 CFRP봉 보강 실험체 BER 시리즈의 경우, 표준실험체 BSS와 비교하여 12%~46% 내력이 증가하였고, 표면요철 매입형 CFRP봉과 CFRP시트의 보강방법에 따라 보강한 실험체 BER시리즈는 표준실험체 BSS보다 최대내력이 각 각 12~46%, 17%~67% 증가하였다. 그리고 표면요철 매입형 CFRP봉으로 보강된 실험체 NER 시리즈는 부착슬립, 피복분리 형태로 파괴되었으나, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 보강한 실험체 BERB 및 BERA 시리즈는 CFRP시트를 부분 및 전면보강에 따른 콘크리트 구속효과 및 모재와 표면요철 매입형 CFRP봉의 부착강도 증가로 인하여 부착슬립의 형태로 파괴되었다. In this study, experimental research was carried out to evaluate the structural performance of the reinforced concrete beam using retrofitting two materials(groove and embedded CFRP rod, CFRP sheet(fully or partial retrofitting) in existing reinforced concrete buildings. Eight reinforced concrete beams, retrofitted embedded CFRP rod(BER1, BER2) and embedded CFRP rod with CFRP sheet(BERB series, BERA series), and standard specimen(BSS) were constructed and tested under monotonic loading. Design parameters of test specimens are the amount of embedded CFRP rod and fittings method of CFRP sheet. Test results showed that the maximum load carrying capacity of specimens, embedded CFRP rod with CFRP sheet(BER series), were increased the by 12~22% and 36∼67% respectively in comparison with the standard specimen BSS. Test specimens BER series were failed with the adhesion slip and concrete cover separation. And test specimens BERB series, BERA series were failed with the adhesion slip due to the confining effect of CFRP sheets.

표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 복합 보강한 철근콘크리트 보의 구조성능 평가

하기주,하영주 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.4

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 건축물의 구조성능 개선을 위하여 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 사용한 철근콘크리트 보의 구조성능을 평가하기 위하여 실험을 수행하였다. 표면요철 매입형 FRP봉의 사용량, CFRP시트 보강 유무에 따라 총 7개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 구조성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 표면요철 매입형 FRP봉 보강 실험체 NER 시리즈의 경우, 표준실험체 NBS와 비교하여 12~46% 내력이 증가하였고, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 복합 보강한 실험체 NERL 시리즈는 표준실험체 NBS보다 최대내력이 22~77% 증가하였다. 그리고 표면요철 매입형 FRP봉으로 보강된 실험체 NER 시리즈는 부착슬립, 피복분리 형태로 파괴되었으나, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트을 복합 보강한 실험체 NERL 시리즈는 CFRP시트의 연속보강에 따른 콘크리트 구속효과 및 모재와 표면요철 매입형 FRP봉의 부착강도 증가로 인하여 부착슬립의 형태로 파괴되었다. In this study, experimental research was carried out to evaluate the structural performance of the reinforced concrete beam using hybrid retrofitting with two materials (groove and embedding FRP rod, CFRP sheet) in existing reinforced concrete buildings. Seven reinforced concrete beams, retrofitted groove and embedding FRP rod (NER series) and groove and embedding FRP rod with CFRP sheet (NERL series), and standard specimen (NBS) were constructed and tested under monotonic loading. Design parameters of test specimens are the amount of groove and embedding FRP rod and lapping CFRP sheet. Test results showed that the maximum load carrying capacity of specimens with groove and embedding FRP rod and groove and embedding FRP rod with CFRP sheet (NERL series) were increased the by 12~46% and 22~77% respectively in comparison with the standard specimen NBS. Test specimens NER series were failed with the adhesion slip and concrete cover separation. And test specimens NERL series were failed with the adhesion slip due to the confining effect of lapping CFRP sheet.

표면매입보강방법으로 콘크리트내에 매입된 FRP 판과 콘크리트 사이의 부착거동

서수연(Soo-Yeon Seo),윤승조(Seoung-Jo Yoon),권영순(Yeong-Soon Kwon),최기봉(Ki-Bong Choi) 한국콘크리트학회 2011 콘크리트학회논문집 Vol.23 No.5

콘크리트에 표면매입 보강된 FRP판의 전단키 및 연단거리 효과

서수연 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.1

본 연구에서는 콘크리트에 표면매입된 FRP판의 부착거동에서, 전단키와 연단거리의 효과를 관찰하기 위한 부착시험을 실시하였 다. 실험에서의 주요변수는 전단키의 위치, 형태 그리고 연단길이이다. 규격 3.6 ㎜×16 ㎜의 FRP를 400 ㎜×200(300) ㎜×400 ㎜ 규격의 콘크리 트 블록에 매입하고 에폭시로 고정시켜서 실험변수에 따라 총 10개의 부착실험체를 제작하였다. FRP의 연단에 인장력을 가한 뒤 파괴시까지 실험을 실시하고 하중을 기록하였으며, 미끄러짐과 FRP의 인장변형량을 기록하였다. 실험으로부터, 전단키의 위치는 가력부에서 멀리 떨어 질수록 전단강도가 상승하는 것으로 나타났으며, 전단키의 직경이 커질수록 내력이 저하되는 것으로 나타났다. 특히 전단키가 일정 이상의 규 격이 되면 전단키가 없는 경우에 비하여 내력이 저하되어 오히려 부착강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. NSM FRP에서 응력장용방향의 연단거리가 길어짐에 따라 동일 부착길이임에도 불구하고 내력이 일부 증가하는 것으로 나타났다. 표면매입 보강된 FRP의 부착실험에서, FRP와 콘크리트사이의 부착-미끄러짐은 전체거동을 지배하는 것으로 나타나므로 이에 따른 과도한 미끄러짐은 설계에 반드시 고려될 필요가 있다. This paper presents a bond test to find the effect of shear key and edge length from the bonded FRP in near surface-mounted(NSM) retrofit using FRP plate. Main parameters in the test are the location and size of shear key and the edge length. For the test, 10 specimens were made by embedding FRP plate of 3.6 ㎜×16 ㎜ into 400 ㎜×200(300) ㎜×400 ㎜ concrete block and fixing it by using epoxy. Tensile load was applied to the FRP of the specimens until failure and was recorded at each load increase. In addition, the bond slip and elongation of FRP were measured during the test. From the test, it was found that the further the shear key located from the loading, the higher strength we could get. The bond strength inversely depended on the size of shear key. Especially, when the size of shear key was to be lagger than certain size, the bond strength decreased to very low value; even less than that of the case without shear key. The bond strength somewhat increased corresponding to the increase of edge length from the bonded end of FRP to loading in spite of same bond length. The bond-slip between FRP and concrete governed overall deformation in the bond test of NSM FRP so that the effect of excessive slip is necessary to be considered in the design.

CFRP 판으로 표면매입 보강된 철근콘크리트 보의 휨거동에 대한 실험 및 해석

연제영,서수연,전수민,배문용,이승준 대한건축학회지회연합회 2013 대한건축학회지회연합회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.1

콘크리트에 표면매입 보강된 FRP판의 매입간격과 길이에 따른 부착강도

서수연(Soo-Yeon Seo),김민식(Min-Sik Kim) 한국콘크리트학회 2013 콘크리트학회논문집 Vol.25 No.1

CFRP로 보강된 철근콘크리트 휨부재의 내화성능 개선을 위한 실험

임종욱(Lim, Jong-Wook),서수연(Seo, Soo-yeon),송세기(Song, Se-Ki) 대한건축학회 2017 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.33 No.12

This paper is a study to improve the fire-resistance capacity of reinforced concrete (RC) members strengthened by fiber-reinforced-polymer (FRP). The fire resistance of the RC members strengthened by FRP was evaluated through high temperature exposure test. In order to improve the fire resistance of the FRP reinforcing method, a fire-proof board was attached to the reinforced FRP surface and then the high temperature exposure test was carried out to evaluate the improvement of the fire resistance performance. It was confirmed that the resistance to high temperature of NSMR could be improved somewhat compared with that of EBR from the experiment that exposed to high temperature under the load corresponding to 40% of nominal strength. When 30 mm thick fire-resistance (FR) board is attached to the FRP surface, the surface of the reinforced FRP does not reach 65℃, which is the glass transition temperature (GTT) of the epoxy until the external temperature reaches 480℃. In particular, when a high performance fire-proof mortar was first applied prior to FR board attachment, the FRP portion did not reach the epoxy glass transition temperature until the external temperature reached 600℃.

FRP판을 이용한 콘크리트 보강에서 보강방법에 따른 부착성능

서수연,오재길,최기봉,Seo, Soo-Yeon,Oh, Jae-Gil,Choi, Ki-Bong 대한건축학회 2011 대한건축학회논문집 Vol.27 No.8

Recently, FRP (Fiber Reinforced Polymer) has been widely applied in retrofit of concrete member owing to its ease construction and high structural capacity compared to other materials. External Bond Retrofit (EBR) using FRP sheet or plate is most popular method for flexural retrofit of concrete member. In strengthened concrete member using this method, however, problems such as dismantling of FRP were founded after retrofit. This causes a strength reduction of the retrofitted member. To resolve this problem, Near-Surface-Mounted Rertofit (NSMR) method was developed and being studied. In this paper, bond capacities of EBR and NSMR using FRP plate were studied experimently and results were compared each other. Main variables in the test were retrofit method, bond length and existence of shear key. From the test results, it was found that the member strengthened by NSMR had almost 1.5 times higher bond strength than that by EBR. The contribution of shear key was not observed when the splitting failure of concrete governed.

FRP판을 이용한 콘크리트 보강에서 보강방법에 따른 부착성능

서수연(Seo Soo-Yeon),오재길(Oh Jae-Gil),최기봉(Choi Ki-Bong) 대한건축학회 2011 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.27 No.8

Recently, FRP (Fiber Reinforced Polymer) has been widely applied in retrofit of concrete member owing to its ease construction and high structural capacity compared to other materials. External Bond Retrofit (EBR) using FRP sheet or plate is most popular method for flexural retrofit of concrete member. In strengthened concrete member using this method, however, problems such as dismantling of FRP were founded after retrofit. This causes a strength reduction of the retrofitted member. To resolve this problem, Near-Surface-Mounted Rertofit (NSMR) method was developed and being studied. In this paper, bond capacities of EBR and NSMR using FRP plate were studied experimently and results were compared each other. Main variables in the test were retrofit method, bond length and existence of shear key. From the test results, it was found that the member strengthened by NSMR had almost 1.5 times higher bond strength than that by EBR. The contribution of shear key was not observed when the splitting failure of concrete governed.