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리브 형성 방식에 따른 GFRP 보강근의 역학적 특성 및 부착성능 평가 KCI 등재

Influence of Rib-Forming Methods on the Mechanical and Bond Properties of GFRP Rebars

김동현, 이성철, 이진영, 홍근태, 양준모
  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/452328
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복합신소재구조학회 논문집 (Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures)
한국복합신소재구조학회 (Korean Society for Advanced Composite Structures)
초록

최근 건설산업에서는 철근 부식 문제를 해결하고 탄소배출을 저감하기 위한 대안으로 유리섬유강화폴리머(glass fiber-reinforced polymer, GFRP) 보강근이 주목받고 있다. 그러나 GFRP 보강근은 표면 리브(rib)의 형성 방식과 같은 제조공정에 따라 역학적 성능이 달라질 수 있음에도 불구하고, 이에 대한 체계적인 비교ㆍ평가는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 제조공정이 서로 다른 두 종류의 GFRP 보강근인 함몰리브형과 리브부착형을 대상으로 인장시험, 횡방향 전단시험 및 인발 부착시험을 수행하고, 이들의 역학적 특성과 파괴 거동을 비교ㆍ분석하였다. 인장시험 결과, 함몰리브형 보강근은 응력이 비교적 균일하게 전달되어 브러시형 파괴를 나타냈으며, 리브부착형보다 높은 탄성계수를 발현하여 균열 및 처짐 제어에 유리한 것으로 평가되었다. 횡방향 전단강도는 두 종류의 보강근 모두 섬유의 충전 밀도에 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 인발 부착시험에서는 함몰리브형 보강근이 콘크리트 파괴를 동반한 취성 적 거동을 보인 반면, 리브부착형 보강근은 돌출된 리브가 점진적으로 박리되면서 에너지를 소산하는 상대적으로 연성적인 거동을 나타냈다. 이상의 결과로부터 GFRP 보강근의 제조공정과 표면 형상은 강성뿐만 아니라 콘크리트와의 부착성능 및 파괴 메커니즘에 유의한 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 향후 GFRP 보강 콘크리트 부재의 설계 및 성능평가 시 이러한 제조공정별 특성을 고려할 필요가 있다.

The construction industry is increasingly employing glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars as a sustainable alternative reinforcement for mitigating steel corrosion and reducing carbon emissions. Despite the variability in the mechanical performance of GFRP bars based on their manufacturing processes, particularly the method used to form surface ribs, systematic comparative evaluations remain limited. In this study, tensile, transverse shear, and pull-out bond tests were conducted on two types of GFRP bars manufactured using the different processes, indented-rib and wrapped-rib bars, to compare their mechanical properties and failure behavior. The tensile test results showed that the indented-rib bars experienced brush-type failure due to greater uniform stress transfer and possessed a higher elastic modulus compared to wrapped-rib bars. This suggests that indented-rib bars are more effective at controlling cracking and deflection. The transverse shear strength of both bar types was primarily influenced by fiber packing density. In the pull-out bond tests, the indented-rib bars exhibited brittle behavior, leading to concrete failure, whereas the wrapped-rib bars showed relatively ductile behavior, with their protruding ribs progressively delaminating and dissipating energy. These results highlight the significant effects of manufacturing processes and surface geometry on the stiffness, bond performance with concrete, and failure mechanisms of GFRP bars. Accordingly, the properties associated with different manufacturing methods should be carefully considered in the design and performance assessment of GFRP-reinforced concrete structures.

키워드
유리섬유강화폴리머(GFRP) 보강근제조공정표면 형상역학적 특성파괴 모드 glass-fiber-reinforced polymer(GFRP) rebarmanufacturing processsurface topographymechanical propertiesfailure modes
목차
ABSTRACT
1. 서 론
2. 사용 재료 및 실험 방법
    2.1 GFRP 보강근 및 제조 특성
    2.2 단면적 측정
    2.3 인장강도 및 탄성계수 산정
    2.4 횡방향 전단강도 시험
    2.5 보강근 인발 부착 시험
3. 실험 결과
    3.1 단면적 측정 시험 결과
    3.2 인장강도 및 탄성계수 시험 결과
    3.3 횡방향 전단강도 시험 결과
    3.4 보강근 인발 부착 시험 결과
4. 결 론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
국문초록
저자
  • 김동현(계명대학교 토목공학과 박사과정) | Kim Dong-Hyun (Ph.D. Student, Department of Civil Engineering, Keimyung University, Daegu, Korea)
  • 이성철(경북대학교 토목공학과 교수) | Lee Seong-Cheol (Professor, Department of Civil Engineering, Kyungpook National University, Daegu, Korea)
  • 이진영(경북대학교 농업토목공학과 부교수) | Lee Jin-Young (Associate Professor, Department of Agricultural Civil Engineering, Kyungpook National University, Daegu, Korea)
  • 홍근태(경북대학교 토목공학과 조교수) | Hong Geuntae (Asssistant Professor, Department of Civil Engineering, Kyungpook National University, Daegu, Korea)
  • 양준모(계명대학교 토목공학과 부교수) | Yang Jun-Mo (Associate Professor, Department of Civil Engineering, Keimyung University, Daegu, Korea) Corresponding author