본 연구는 실내실험 및 수치해석을 적용하여 GFRP 보강근의 콘크리트 휨 및 인발 부착성능을 분석하였다. 부착길이 변화에 대하여 철근 또는 GFRP로 보강된 콘크리트 보의 하중-변위 곡선을 도출하였다. 또한, 두 타입의 근에 대하여 인발 실험 을 수행하였다. 다음으로 3차원 유한요소 해석을 통하여 실험 결과를 검증하였다. 본 연구로부터 도출은 결과는 GFRP 보강근이 철근을 대체하는 휨 및 인발 부착 성능을 보유하고 있음을 보여 준다.

FRP 시트(Sheet)를 활용한 보강 공법은 제작 과정에서의 간편함과 시공의 용이성으로 현장에서 다수 적용되고 있으며, 기존 연구자들은 FRP 시트로 보강한 철근콘크리트의 휨강도를 예측하기 위한 연구를 진행하였다. 그러나 이는 주로 탄소 섬유와 유리 섬유에 한정되어 있었다. 이 연구에서는 바잘트 섬유시트의 역학적 성질을 파악하기 위하여 물성 시험을 수행하였으며, 바잘트 섬유시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과 보강량이 증가할수록 실험체의 내력이 증가하였다. 또한 휨파괴 및 시트 파단, 시트 부착 탈락, 시트 박리가 발생하였다.

콘크리트 구조물은 시공 후 다양한 원인에 의해 물리적, 화학적 변형을 통해 물리적인 성능이 저하된다. 이러한 콘크리트 구조물의 성능저하는 사용수명을 감소하기 때문에 합리적인 보수보강이 필요하다. 최근 콘크리트 구조물의 효율적인 보수을 위해, 부착성능을 향상시킨 하이브리드 보수재료에 대한 연구가 활발히 수행되어오고 있다. 본 연구에서는 기존콘크리트와의 부착성능 및 수밀성을 향상시키기 위해 초속경 시멘트에 PVA 분말수지, 나일론 섬유, 라텍스를 혼입 한 하이브리드 보수재를 개발하였다. 보수재료의 성능평가를 위해 압축강도, 건조수축, 부착강도 실험을 수행하였다. 또한 미리 손상이 발생한 시험체를 제작한 후 보수 전후의 휨부착 성능평가를 수행하였다. 휨강도 평가결과, 기존의 초속경시멘트만 혼입한 시험체를 제외한 모든 실험체에서 110%~150%정도 휨강도가 크게 나타났고, 휨강도에 의해 발생된 균열패턴은 모든 실험체가 기존 콘크리트와 일체 거동하는 것으로 나타났다.

이 연구에서는 고연성과 낮은 탄성계수를 갖는 PET 섬유로 보강한 철근콘크리트 보의 부착특성과 휨거동을 각각 부착실험 및 휨실 험을 통하여 규명하고자 하였다. 부착실험은 CSA S806에 따라 수행하였고, 실험변수는 섬유 종류와 보강량(CF 및 GF 시트 각 1겹, PET 시트 10겹)이었다. 총 8개의 보 실험에서 주요 실험변수는 단면의 연성비(μ = 3.4, 7.0), 보강섬유 종류(CF, GF, PET) 및 보강량이었다. 보 단면의 모 멘트-곡율 해석을 병행하였다. 부착실험의 결과, CF, GF 시트 1겹 보강에서 유효 부착길이는 각각 120, 60 mm 이었고 최대부착응력은 각각 3.25, 2.99 MPa 이었다. PET 10겹 보강에서 유효 부착길이는 60 mm, 최대 및 평균 부착응력은 각각 2.30, 2.10 MPa 이었다. 또한 최대 강도 시 CF, GF, PET의 변형율은 각각 0.36%, 0.49%, 6.29% 였으며 CF, GF 부착실험체는 계면에서 시트가 최종적으로 탈락하였지만 PET 부착 실험 체에서 박리현상은 나타나지 않았다. 휨실험의 결과, PET 10, 20, 30겹으로 보강한 RC 보의 휨강도, 휨강성이 모두 무보강 보에 비해 증가하였 고, 연성적인 휨파괴 양상을 보였으나 PET 30겹의 경우 20겹에 비하여 연성이 감소하였다. 모멘트-곡율 해석의 결과, PET 보강 보에서 접착제 의 물성을 해석에 포함시키면 해석의 정확도가 향상하였다. 한편 PET 의 내구성에 대해서는 보고된 문헌이 없어서 현재 연구 진행 중이다.

Under cyclic loading, the structural performance of reinforced concrete (RC) beam-column connections is significantly affected by the bond-slip of beam re-bars. In the present study, a bond-slip model was developed to evaluate bond-slip of beam re-bars in beam-column joints. The prediction of the proposed model agreed well with the bond strength degradation and bond-slip in the beam-column joints.

콘크리트 구조물의 FRP를 이용한 보수보강 시 유기계 접착제인 에폭시 수지를 활용한 부착 공법이 일반적으로 사용되고 있으나 터널이나 하수박스 같은 습기가 많은 지역에서는 부착력이 발현되지 못하여 구조물의 보강 및 내구성에 문제가 있는 것으로 나타나고 있다. 이에 본 연구에서는 시멘트계 충진제를 사용하여 습윤 상태에서 콘크리트 구조물을 보강하고자 하였다. 먼저, 각각의 부착력을 알기 위하여 직접 부착실험을 실험을 통해 무기계 충진제가 습윤상태에서도 KS F 4716 규정에 만족함을 알 수 있었다. 반면, 에폭시 접착제는 포화율 100%에서 부착강도가 0.73, 14일 0.84로 습윤 상태에서의 부착성능에 문제점을 나타내었다. 또한 2차 실험으로 진행된 충진제 두께별 GFRP보강 보의 휨 강도측정에서는 충진제 두께가 10mm, 20mm, 30mmd일 때 각각 113%, 66%, 75%의 보강효과를 보였다. 이에 따라 충진제의 두께가 10mm일 때 안정적인 부착성능을 발휘하는 것을 알 수 있었다.

본 연구에서는 콘크리트의 휨인장강도 특성과 함께 구콘크리트와 신콘크리트 사이의 부착강도 특성을 규명하고자 하였다. 구콘크리트와 신콘크리트를 이용하여 제작한 빔 시편 실험을 통하여 콘크리트와 콘크리트 사이의 부착강도 및 인장강도를 실험적으로 연구하였다. 신․구 콘크리트 사이의 부착강도는 인장강도에 비해 훨씬 작게 나타나며, 그 비율은 15～27% 범위이다. 또한, 신․구콘크리트 사이의 부착강도는 양생 조건에 영향을 받는 것으로 나타난다. 또한, 인장강도 실험자료의 분석으로부터 콘크리트의 휨인장강도를 예측할 때, ACI 363 위원회의 제안식을 적용하는 것이 가장 합리적이라고 사료된다.