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50 GPa의 탄성계수를 가지는 GFRP 보강근 콘크리트 보의 처짐 실험에 의한 설계식 분석 KCI 등재

Design Equation Analysis Based on Deflection Tests of Concrete Beams Reinforced with GFRP Bars Having a Modulus of Elasticity of 50 GPa

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/448830
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복합신소재구조학회 논문집 (Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures)
한국복합신소재구조학회 (Korean Society for Advanced Composite Structures)
초록

철근 콘크리트의 부식으로 인해 비부식성 대체재의 채택이 촉진되었으며, GFRP 철근은 가장 널리 채택된 경제적이고 균형 잡힌 성능 옵션 중 하나이다. GFRP 철근의 탄성 계수는 강철보다 낮아 완전한 대체가 어렵다. 하지만 최근 GFRP의 탄성 계수는 국제 기준 30∼40 GPa에서 약 60 GPa(국외 생산 기준), 50 GPa(국내 생산 기준)로 증가했습니다. 그러나 대부분의 설계 방정식은 기존의 저탄성계수 GFRP를 기준으로 보정되었다. 본 연구에서는 고탄성계수 GFRP 보강근으로 보강된 두 개의 콘크리트 보의 휨 거동을 분석하며, 실험 하중-변위 응답을 Adam, ACI 440.1R-06, CSA S806-12 및 최신 ACI 440.11-22의 예측값과 비교한다. 이 모델들은 모두 비균열 영역의 초기 경사와 일치하지만, 저탄성계수 GFRP를 사용한 보정으로 인해 실제 강성을 과소평가하고 처짐 을 과대 예측하는 경향이 있습니다. 균열 발생 후 편차가 증가하며, 이때, Adam 방정식이 가장 큰 편차를 보인다. 이는 기존 모델의 한계를 보여주며, 변위 제어가 매우 중요한 경우 기존 모델의 사용에 신중해야 함을 보여준다.

Corrosion in reinforced concrete has driven the adoption of noncorrosive alternatives, and GFRP rebars have emerged as one of the most widely used options owing to their economic viability and balanced performance. However, their elastic modulus is lower than that of steel, which limits full substitution in structural applications. In recent years, the modulus of GFRP has increased from 30–40 to ~60 GPa internationally and 50 GPa in domestic production; however, most existing design equations were calibrated for earlier generations of low-modulus GFRP. This study investigates the flexural behavior of two concrete beams reinforced with high-modulus GFRP rebars. Experimental load–displacement responses are compared with predictions from the Adam model, ACI 440.1R-06, CSA S806-12, and the latest ACI 440.11-22 provisions. All models accurately capture the initial slope in the uncracked region; however, they generally underestimate the actual stiffness and overpredict deflections because they are calibrated for low-modulus GFRP. These deviations increase after cracking, with the Adam equation exhibiting the largest discrepancy. This indeed reflects the limitations of existing models and shows that their usage should be approached with caution in applications where displacement control is critical.

목차
ABSTRACT
1. 서 론
2. 개 요
    2.1 연구배경
    2.2 유한요소해석
3. 실험 설계
    3.1 GFRP 보강근
    3.2 GFRP 보강근-콘크리트 보 제작
    3.3 설계식 분석
4. 실험 결과
    4.1 시편 실험 결과
    4.2 유한요소해석결과
    4.3 ACI 440.11-22, ACI 440.1R-06, ADAM, CSAS806-12 설계식 결과
5. 분 석
    5.1 ACI 440. 11-22 그래프 분석
    5.2 ACI 440 1R-06 그래프 분석
    5.3 ADAM 그래프 분석
    5.4 CSA S806-12 그래프 분석
    5.5 유한요소 해석 그래프 분석
6. 결 론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
국문초록
저자
  • 최동영(경상국립대학교 토목공학과 박사수료) | Choi Dongyeong (Ph.D. Student, Department of Civil Engineering, Gyeongsang National University, Jinju, Korea)
  • 신연준(경상국립대학교 토목공학과 석사과정) | Shin Yeonjun (M.sc. Student, Department of Civil Engineering, Gyeongsang National University, Jinju, Korea)
  • 최준환(경상국립대학교 토목공학과 학사과정) | Choi Junhwan (B.sc. Student, Department of Civil Engineering, Gyeongsang National University, Jinju, Korea)
  • 권민호(경상국립대학교 토목공학과 교수) | Kwon Minho (Professor, Department of Civil Engineering, Gyeongsang National University, Jinju, Korea) Corresponding author