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pp.36-42
본 연구는 철근 부식 문제의 대안으로 주목받는 섬유보강폴리머(FRP) 보강 콘크리트 구조물의 성능을 통합적으로 평가하고 최적 설계 기준을 제시하기 위해 메타분석을 수행하였다. 부착, 휨, 압축 성능을 다룬 선행 연구 6편에서 도출된 355개의 정량적 데이 터 셋을 종합하여, 개별 연구에서는 파악하기 어려운 설계 변수 간의 상호작용과 성능의 임계 조건을 규명하였다. 분석 결과, 특정 조건에서 FRP 보강 부재의 성능이 오히려 철근콘크리트(RC)보다 저하되는 ‘성능 전이 현상’을 최초로 정량화하였다. 휨 부재에서는 보강비(ρ)에 따라 요구되는 최소 탄성계수( )를, 압축 부재에서는 RC 대비 성능 우위를 확보하기 위한 임계 보강비 ( )와 최소 콘크리트 강도( 40MPa)를 제시했다. 또한, 기둥의 취성파괴 위험을 설계 초기 단계에서 정량적으로 평가할 수 있는 ‘취성파괴 위험지수(BFRI)’를 개발하여 안전성 검증을 위한 새로운 척도를 제안했다. 본 연구의 성과는 기존의 정성적 지침을 넘어, 실무 설계자가 FRP의 성능을 극대화하고 취성파괴 위험을 체계적으로 관리할 수 있는 정량적 설계 프레임워크를 제공한다는 점에서 중요한 의의를 가진다.
Herein, a meta-analysis was conducted to provide an integrated performance evaluation and optimal design guidelines for concrete structures reinforced with fiber-reinforced polymers (FRPs), which are gaining attention as an alternative to the corrosion-prone conventional reinforced concrete (RC). A total of 355 quantitative datasets from six previous studies, covering bond, flexural, and compressive performance were synthesized to identify critical design thresholds and interactions among variables that are not apparent in individual studies. The analysis quantitatively defines a performance transition phenomenon, where under certain conditions, FRP-reinforced members exhibit inferior performance compared to their RC counterparts. To obtain FRP-reinforced flexural members with superior performance to that of RC ones, a generalized condition for the critical elastic modulus ( ) was formulated. Superior performance of compression members over RC columns can be achieved only with high-strength concrete ( 40 MPa) at a reinforcement ratio below a critical threshold ( ). Furthermore, a novel brittle failure risk index was proposed to quantitatively assess the safety of columns against brittle failure in the early stages of design. The findings of this study can significantly contribute to providing a quantitative design framework by moving beyond qualitative recommendations, enabling engineers to maximize performance and systematically manage the risks of brittle failure in FRP concrete structures.
1. 서 론
1.1 연구배경 및 목적
2. 연구 방법론
2.1 분석 대상 연구 데이터
2.2 데이터 정규화 및 통계 분석
3. 부착성능 특성 분석
3.1 휨부착 및 인발부착 실험 결과
3.2 부착성능의 유한요소 해석 검증
3.3 부착성능의 실무적 의미
4. 휨성능 분석
4.1 단보강 보의 휨성능
4.2 복보강 보의 휨성능
4.3 피복두께 효과
4.4 휨성능 분석 종합
5. 압축성능 분석
5.1 FRP 보강 기둥의 압축성능
5.2 보강비 변화
5.3 균형 파괴점의 중요성
5.4 압축성능 분석 종합
6. 통합성능 지수 개발
6.1 압축성능 전이 임계점
6.2 휨성능 전이 임계점
6.3 취성파괴 위험지수(BFRI) 개발
6.4 통합 성능 기반 설계 프레임워크 제안
7. 결 론
ACKNOWLEDGEMENT
REFERENCES
국문초록
