FRP를 이용한 보강법 중에서도 기존에 일반적으로 행해진 보강법은 Plate 또는 Sheet의 형태로 콘크리트 표면에 부착하여 추가적인 강도를 발현하도록 하는 것이다. 그러나 조기 박락파괴, 부착면의 정리, 보강 단부의 앵커시공, 부착면에 대한 내화처리 등의 어려움이 많다. 이러한 문제점들에 대한 방안으로 막대(Rod) 형태인 CFRP-Rod를 보강모체에 홈을 파고 매립하는 NSMR(Near Surface Mounted Reinforcement)공법이 제안되었고, CFRP-Rod의 보강량, 길이, 간격 등의 변수에 의한 휨보강 능력의 평가에 대한 연구가 이루어져왔다. 그러나 구조물에서 CFRP-Rod의 보강은 어느 정도의 하중이 보강부위에 계속 재하된 상태로 보강이 이루어지게 되므로 본 연구에서는 보강전에 가해지는 선하중(Pre-loading)의 크기를 주요변수로 선하중의 크기에 따른 구조물의 거동 특성을 분석하고자 하였고, 선하중의 크기의 결정은 무보강 시험체의 공칭모멘트와의 비로 결정하였다.

최근 FRP(fibre-reinfored plastic)를 이용하여 기존 RC구조물을 보수보강하는 방법이 각광받고 있다. CFRP plate나 sheet의 형태로 외부에 부착하는 방법이 FRP보강의 주류를 이루어 왔으나, 판단부에서 발생되는 응력집중으로 부착판이 박락하여 조기 파괴되는 경우가 많은 연구를 통해서 밝혀졌다. 따라서 기존 콘크리트구조물에 홈을 형성하여 FRP막대의 형태로 외부에 매립함으로써 이러한 조기파괴의 개선하려는 공법이 개발되었다. 본 실험은 이러한 매립형공법의 보강효율을 조사하고, 각국에서 제시하고 있는 기존 휨 이론에 대한 적용여부를 검토함에 그 목적이 있다.

In this study, experimental research was carried out to evaluate and improve the seismic performance of reinforced concrete beam-column joint regions using strengthening materials (CFRP sheet, AFRP sheet, embedded CFRP rod) in existing reinforced concrete structure. Therefore it was constructed and tested seven specimens retrofitting the beam-column joint regions using such retrofitting materials. Specimens, designed by retrofitting the beam-column joint regions of existing reinforced concrete structure, were showed the stable failure mode and increase of load-carrying capacity due to the effect of crack control at the times of initial loading and confinement of retrofitting materials during testing. Specimens LBCJ-CRUS, designed by the retrofitting of CFRP Rod and CFRP Sheet in reinforecd beam-column joint regions were increased its maximum load carrying capacity by 1.54 times and its energy dissipation capacity by 2.36 times in comparison with standard specimen LBCJ for a displacement ductility of 4 and 7. And Specimens LBCJ-CS, LBCJ-AF series were increased its energy dissipation capacity each by 2.04~2.34, 1.63~3.02 times in comparison with standard specimen LBCJ for a displacement ductility of 7.

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 건축물의 구조성능 개선을 위하여 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 사용한 철근콘크리트 보의 구조성능을 평가하기 위하여 실험을 수행하였다. 표면요철 매입형 FRP봉의 사용량, CFRP시트 보강 유무에 따라 총 7개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 구조성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 표면요철 매입형 FRP봉 보강 실험체 NER 시리즈의 경우, 표준실험체 NBS와 비교하여 12~46% 내력이 증가하였고, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 복합 보강한 실험체 NERL 시리즈는 표준실험체 NBS보다 최대내력이 22~77% 증가하였다. 그리고 표면요철 매입형 FRP봉으로 보강된 실험체 NER 시리즈는 부착슬립, 피복분리 형태로 파괴되었으나, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트을 복합 보강한 실험체 NERL 시리즈는 CFRP시트의 연속보강에 따른 콘크리트 구속효과 및 모재와 표면요철 매입형 FRP봉의 부착강도 증가로 인하여 부착슬립의 형태로 파괴되었다.

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 건물의 보-기둥 접합부의 내진성능의 개선을 위해 보-기둥 접합부 영역을 FRP보강재(매입형 CFRP Rod, CFRP시트)를 사용하여 보강한 후 내진성능을 평가하였다. 총 6개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 접합부 영역을 보강한 결과, 초기 재하시 접합부 영역의 균열억제 효과와 재하 전 과정을 통하여 보강재의 구속효과로 인하여 균열억제 효과가 커서 안정적인 파괴형태 및 내력향상 효과를 나타내었다. 매입형 CFRP Rod와 CFRP시트를 활용한 RC 외부 보-기둥 접합부 실험체 RBCJ-SRC2는 표준실험체 RBCJ와 비교하여 변위연성4, 7에서 각각 최대 내력은 1.97배, 에너지소산능력은 2.08배 증가하였다. 또한, 실험체 RBCJ-SR시리즈와 비교하여 최대내력이 1.09~1.11배 증가하였다. 그리고 실험체 RBCJ-CS, RBCJ-SR시리즈, RBCJ-SRC2는 변위연성 5, 6에서 표준실험체 RBCJ 보다 에너지소산능력이 1.10~2.30배 증가하였다. 그리고 에너지소산능력은 변위연성 4에서 13.0~14.4% 증가하였다.

In this study, experimental research was carried out to improve and evaluate the seismic performance of reinforced concrete beam-column joint using Groove and Embedding FRP Rod and CFRP Sheet in existing reinforced concrete building. Test result shows that retrofitting specimen(RBCJ-SR2, SRCB2) designed by the improvement of seismic performance of reinforced concrete beam-column joints load-carrying capacities were increased 1.78 ~ 2.29 times in comparison with the standard specimen.