원형교각에 대한 FRP 적층 원통관의 내진보강 효과 = (The) seismic strengthening effect of FRP laminated circular tube on the circular bridge piers

국문 초록 (Abstract)

신설교량의 경우 내진설계를 하여 시공되었으나, 이미 시공되어 사용중에 있는 콘크리트 교각의 경우에는 내진설계를 하지 않고 시공되었기 때문에 지진에 의한 횡력에 취약한 실정이다. 특히 내진설계가 되어 있지 않은 교각 중에서 교각과 교각의 기초 접합부에 주철근 겹이음이 존재하는 교각은 지진이 발생할 경우 부착파괴 형태의 급격한 취성파괴거동을 나타낸다. 즉, 교각에 가해지는 횡하 중으로 인해 주철근의 겹이음 구간에 인장이 발생하게 되며, 이러한 인장력은 철근과 그 주변 콘크리트의 부착파괴를 유발한다. 부착파괴가 일어나는 구간에 FRP 적층 원통관으로 보강하여 부착강도를 크게 함으로써 횡하중에 대한 급격 한 파괴를 예방할 수 있다. 본 연구에서는 횡하중을 받는 FRP 적층 원통관으로 보강된 원형교각에서 FRP 적층 원통관에 대한 탄성해석을 통해 FRP 적층 원통관이 철근콘크리트 원형교각에 발휘하는 구속응력을 이론적으로 유도하였다.
이론적으로 유도된 식을 사용하여 구한 횡하중을 받는 적층 원통관으로 보강 된 원형교각의 횡하중-변위 관계는 기존 실험결과와 잘 일치함을 확인하였다.
또한 FRP 적층 원통관의 구속응력이 증가함에 따라 교각에 작용할 수 있는 횡하중이 증가하였으며, 횡하중-변위 관계는 취성거동에서 연성거동으로 변화하였다. FRP 적층 원통관의 구속응력에 영향을 미치는 요인을 매개변수 분석을 수행하여 조사하였으며, 그 결과 FRP 적층 원통관으로 내진보강을 할 경우 적 층수, 배향각, 섬유보강 방향의 탄성계수(E_11)가 내진보강 효과에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The bridge columns under service suffered a brittle failure due to the deterioration of lap-spliced longitudinal reinforcement without developing its flexural capacity or ductility, An earthquake induced lateral force results in tension which causes bond-slip failure at lap-spliced region in circular bridge piers. In this case, such a brittle failure can be controlled by the seismic retrofit using FRP laminated circular tube. The retrofitted columns using FRP laminated circular tube showed significant improvement in seismic performance due to ERP'S confinement effect. This thesis presents the analytical results on the seismic strengthening effect of circular bridge columns with poor lap-splice details and strengthened with FRP laminated circular tube.
FRP's confinement effect is predicted by the classical elasticity solution for the laminated circular tube manufactured with several layers. The FRP laminated circular tube induces the flexural failure instead of a bond-slip failure of the circular reinforced concrete columns under seismic induced lateral forces.
To investigate the correctness and effectiveness of analytical solution derived in this study, the analytical results compared with the experimental data and it is confirmed that the results are correlated well each other.
The effects on the confinement of FRP laminated circular tube, such as the number of layers, the fiber orientations, and the mechanical properties, were investigated. From the parametric study, it is found that the number of layers, the fiber orientations, and E_11 of the FRP laminated circular tube are the dominant parameters effecting the confinement of circular reinforced concrete bridge pier.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 국문요약 = i
• 표차례 = iv
• 그림차례 = v
• 기호설명 = vi
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 = 1
• 1.2 연구 연혁 = 3
• 1.3 연구 방법 및 범위 = 4
• 1.3.1 내진설계가 되어 있지 않은 교각의 파괴모드 = 4
• 1.3.2 국내 콘크리트교각의 현황 = 7
• 1.3.3 연구 범위 = 11
• 1.3.4 연구 방법 = 13
• 제2장 횡하중을 받는 FRP 적층 원통관으로 보강된 원형교각의 탄성해석 = 14
• 2.1 FRP 적층 원통관의 구속응력 = 14
• 2.1.1 FRP 단층 원통관 = 17
• 2.1.2 FRP 적층 원통관 = 28
• 2.2 FRP 적층 원통관의 구속응력과 원형교각의 철근과 콘크리트의 부착응력과의 관계 = 31
• 제3장 결과 비교 및 분석 = 33
• 3.1 횡하중을 받는 FRR 적층 원통관으로 보강된 원형교각의 실험 = 33
• 3.2 결과 비교 및 분석 = 37
• 제4장 FRP 적층 원통관의 원형교각에 대한 내진보강 효과에 영향을 미치는 요인 = 40
• 4.1 FRP 원통관의 적층수 = 40
• 4.2 FRP 원통관의 보강섬유 배치방향 = 42
• 4.3 FRP 원통관의 역학적 성질 = 44
• 제5장 결론 및 향후 연구과제 = 49
• 참고문헌
• Abstract