RC와 FRP 콘크리트 기둥의 압축성능 평가 = Comparative Evaluation of Axial Performance of Reinforced Concrete and Fiber-reinforced Polymer Concrete Columns

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 RC(철근콘크리트) 기둥과 FRP 콘크리트 기둥의 압축성능을 P-M 상관도를 통해 비교, 분석하였으며, 특히 콘크리트 압축강도, 보강비, FRP의 탄성계수 변화에 따른 기둥의 거동 특성을 분석하였다. 연구 결과, 고강도 콘크리트(40MPa 이상) 사용 시FRP 보강 기둥의 성능이 RC 기둥을 상회하며, 균형파괴점이 압축영역으로 이동하여 안정성이 향상됨을 확인하였다. 보강비는 0.010∼ 0.015 범위에서 최적 성능을 발휘하며, 과도한 보강은 오히려 취성파괴 위험을 증가시킬 수 있음을 확인하였다. FRP 물성 선택에 있어낮은 파괴변형률과 적절한 탄성계수를 가진 재료를 사용하여 균형파괴점을 압축영역에 위치시키는 것이 중요함을 제시하였다. 본 연구는 FRP 보강 기둥 설계 시 콘크리트 강도, 보강비, FRP 물성을 종합적으로 고려하여 압축성능을 최적화하고 안정성을 확보할 수 있는방안을 제시하였다. 이러한 결과는 FRP 보강 콘크리트 기둥의 효과적인 설계 및 성능 향상에 기여할 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study presents a comparative analysis of the compressive performance of reinforced concrete (RC) columns and fiber-reinforced polymer (FRP)-reinforced concrete columns using P–M interaction diagrams. A parametric study was conducted with concrete compressive strength, reinforcement ratio, and FRP elastic modulus as primary variables. Results indicate that FRP-reinforced columns demonstrate enhanced compressive performance over RC columns, particularly with high-strength concrete (exceeding 40 MPa), as the balanced failure point shifts toward the compression zone, thus improving stability. The optimal reinforcement ratio range was found to be 0.010–0.015; beyond this range, excessive reinforcement results in performance degradation and an increased risk of brittle failure. Findings confirm that selecting FRP materials with a low failure strain and a suitable elastic modulus is essential for positioning the balanced failure point within the compression zone. This study provides design guidelines for FRP-reinforced concrete columns, highlighting the necessity of a holistic approach that considers concrete compressive strength, reinforcement ratio, and FRP properties in combination.