표제지
요약
Abstract
목차
기호[내용없음] 9
제1장 서론 19
1.1. 연구의 배경 및 목적 19
1.2. 연구의 범위 및 내용 22
1) 국내외 CFRP 전단 보강 연구 분석 및 설계 기준 분석 22
2) 실험 결과와 해석 결과 비교를 통한 해석의 적합성 검증 22
3) 보강 변수에 따른 이 방향 CFRP 보강 효과 검증 22
4) 결론 23
제2장 문헌 연구 25
2.1. 국내외 연구 분석 25
2.1.1. 전단보강 형태 25
2.1.2. 앵커 시스템 28
2.1.3. 전단경간비 29
2.1.4. 보강 시점 31
2.2. FRP 재료 특성 32
2.2.1. CFRP 35
2.2.2. GFRP 35
2.2.3. AFRP 35
2.3. 파괴모드 38
2.3.1. FRP 부착파괴 38
2.3.2. FRP 파단 38
2.4. 설계 기준 41
2.4.1. ACI 440.2R 41
2.4.2. ACI 318-19 44
2.4.3. KDS 14 20 22 45
2.4.4. fib Bulletin 90 46
제3장 유한요소해석 검증 47
3.1. CFRP 시편 검증 47
3.1.1. 시편 소개 47
3.1.2. 실험 결과 및 해석 결과 비교 49
3.2. CFRP 보강 실험 선행연구 분석 51
3.2.1. 철근콘크리트 전단 실험체 51
3.2.2. 실험 계획 및 방법 59
3.3. CFRP 보강 해석 연구 60
3.3.1. 해석 대상 실험체 60
3.3.2. 해석 계획 및 방법 61
3.3.3. 재료 모델링 64
3.4. 실험 및 해석 결과 비교를 통한 유한요소해석 검증 71
3.4.1. 전단력-변위 71
3.4.2. 스터럽 변형률 84
3.4.3. CFRP 변형률 100
3.4.4. 실험 결과 및 해석 결과 비교 요약 116
제4장 이 방향 CFRP 레이아웃의 보강 효과 연구 117
4.1. 유한요소해석 117
4.1.1. 유한요소해석 계획 및 방법 117
4.1.2. 해석 모델링 소개 119
4.2. 이 방향 CFRP 보강 변수 120
4.2.1. 전단경간비 120
4.2.2. 보강 시점 138
4.2.3. 단부 정착 158
4.2.4. 수평 방향 CFRP 레이아웃 173
4.3. 이 방향 CFRP 전단보강 결과 192
4.3.1. 유한요소해석 결과 요약 192
4.3.2. 전단 설계식 고찰 196
제5장 결론 200
1) 전단경간비 200
2) 보강 시점 201
3) 단부 정착 202
4) 수평 방향 레이아웃 203
5) 전단 식 고찰 204
참고문헌 205
표 2.1. FRP 물성값 (ACI 440.2R, 2017) 33
표 2.2. FRP laminates 물성값 (ACI 440.2R, 2017) 33
표 2.3. 재료별 특징 37
표 3.1. 검증 실험체 상세 56
표 3.2. 실험체 재료 물성값 58
표 3.3. 3D Interface Input data 69
표 3.4. Series 1 실험 결과 및 해석 결과 비교 77
표 3.5. Series 2 실험 결과 및 해석 결과 비교 80
표 3.6. Series 3 실험 결과 및 해석 결과 비교 83
표 3.7. Series 1 스터럽 최대 변형률(V=350 kN) 87
표 3.8. Series 2 스터럽 최대 변형률(V=350 kN) 92
표 3.9. Series 3 스터럽 최대 변형률(V=300 kN) 97
표 3.10. Series 1 CFRP 최대 변형률(V=450 kN) 104
표 3.11. Series 2 CFRP 최대 변형률(V=450 kN) 109
표 3.12. Series 3 CFRP 최대 변형률(V=300 kN) 112
표 4.1. 전단경간비 변수 실험체 상세 124
표 4.2. 전단경간비 변수 실험체 형상 125
표 4.3. 전단경간비 변수 실험체 해석 결과 128
표 4.4. 보강 시점 변수 실험체 상세 141
표 4.5. 보강 시점 변수 실험체 형상 142
표 4.6. 보강 시점 변수 실험체 해석 결과 144
표 4.7. 단부 정착 변수 실험체 상세 160
표 4.8. 단부 정착 변수 실험체 형상 161
표 4.9. 단부 정착 변수 실험체 해석 결과 163
표 4.10. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 상세 175
표 4.11. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 형상 176
표 4.12. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 해석 결과 178
그림 1.1. 건축물의 사용 승인일 이후 경과 년수 현황 21
그림 1.2. 사용 승인일 이후 30년 이상 경과된 건축물 수 21
그림 1.3. 연구 수행 흐름도 24
그림 2.1. FRP 전단보강 형상 27
그림 2.2. FRP Laminate 33
그림 2.3. 재료별 물성값 응력-변형률 그래프 34
그림 2.4. 재료별 물성값 36
그림 2.5. 보강형태에 따른 파괴모드 40
그림 3.1. 시편 형상 48
그림 3.2. CFRP 시편의 응력-변형률 그래프 50
그림 3.3. 실험체 명명법 52
그림 3.4. 실험체 배근 형상 단면 57
그림 3.5. 해석 실험체 형상 61
그림 3.6. Newton-Raphson법 62
그림 3.7. 철근콘크리트 보 지점 경계 조건 63
그림 3.8. 압축 및 인장에서 콘크리트의 1축 응력-변형률 64
그림 3.9. 재료의 요소 65
그림 3.10. 철근 재료 모델의 응력-변형률 곡선 66
그림 3.11. 에폭시, CFRP의 재료 모델의 응력-변형률 곡선 67
그림 3.12. 3D Interface 68
그림 3.13. 3D Interface 요소의 일반적인 파괴 표면 68
그림 3.14. 콘크리트-CFRP 부착 70
그림 3.15. 보강 형태별 부착 상태 70
그림 3.16. Series 1 전단력-처짐 그래프 72
그림 3.17. Series 2 전단력-처짐 그래프 73
그림 3.18. Series 3 전단력-처짐 그래프 74
그림 3.19. 실험체의 스터럽 위치 85
그림 3.20. S200-C 스터럽 변형률 85
그림 3.21. S200-U(0)-F1N 스터럽 변형률 86
그림 3.22. S200-U(60)-F1N 스터럽 변형률 86
그림 3.23. S200-B(0)-F1N-3D 스터럽 변형률 86
그림 3.24. S200-B(60)-F1N-3D 스터럽 변형률 86
그림 3.25. S100-C 스터럽 변형률 90
그림 3.26. S100-U(0)-F1N 스터럽 변형률 90
그림 3.27. S100-U(60)-F1N 스터럽 변형률 91
그림 3.28. S100-B(0)-F1N-3D 스터럽 변형률 91
그림 3.29. S100-B(60)-F1N-3D 스터럽 변형률 91
그림 3.30. S200-U(0)-S1N 스터럽 변형률 94
그림 3.31. S200-U(0)-U1N 스터럽 변형률 94
그림 3.32. S200-U(0)-F1N 스터럽 변형률 95
그림 3.33. S200-U(0)-F2N 스터럽 변형률 95
그림 3.34. S200-B(0)-S1N-2D 스터럽 변형률 95
그림 3.35. S200-B(0)-U1N-2D 스터럽 변형률 96
그림 3.36. S200-B(0)-F1N-2D 스터럽 변형률 96
그림 3.37. S200-B(0)-F1N-3D 스터럽 변형률 96
그림 3.38. 실험체의 CFRP 위치 102
그림 3.39. S200-U(0)-F1N CFRP 변형률 102
그림 3.40. S200-U(60)-F1N CFRP 변형률 103
그림 3.41. S200-B(0)-F1N-3D CFRP 변형률 103
그림 3.42. S200-B(60)-F1N-3D CFRP 변형률 103
그림 3.43. S100-U(0)-F1N CFRP 변형률 108
그림 3.44. S100-U(60)-F1N CFRP 변형률 108
그림 3.45. S100-B(0)-F1N-3D CFRP 변형률 108
그림 3.46. S100-B(60)-F1N-3D CFRP 변형률 108
그림 3.47. S200-U(0)-S1N CFRP 변형률 109
그림 3.48. S200-U(0)-U1N CFRP 변형률 109
그림 3.49. S200-U(0)-F1N CFRP 변형률 110
그림 3.50. S200-U(0)-F2N CFRP 변형률 110
그림 3.51. S200-B(0)-S1N-2D CFRP 변형률 110
그림 3.52. S200-B(0)-U1N-2D CFRP 변형률 111
그림 3.53. S200-B(0)-F1N-2D CFRP 변형률 111
그림 3.54. S200-B(0)-F1N-3D CFRP 변형률 111
그림 4.1. 철근콘크리트 보 실험 경간 118
그림 4.2. 전단경간비에 따른 실험체 122
그림 4.3. 전단경간비 변수 실험체 명명법 122
그림 4.4. 전단경간비 변수 실험체 CFRP 총 보강량 123
그림 4.5. 전단경간비 변수 실험체 전단력-변위 그래프 126
그림 4.6. 전단경간비 변수 실험체 전단력-변위 그래프 129
그림 4.7. 압축 측 콘크리트 응력-변형률 곡선 131
그림 4.8. 전단경간비 변수 실험체 콘크리트 보 변형률 분포(V=278 kN) 132
그림 4.9. 전단경간비 변수 실험체의 전단력 단계별 스터럽 변형률 134
그림 4.10. 전단경간비 변수 실험체의 스터럽 위치와 콘크리트 보 변형률 분포 135
그림 4.11. 전단경간비 변수 실험체의 전단력 단계별 CFRP 변형률 137
그림 4.12. 전단경간비 변수 실험체의 CFRP 위치와 콘크리트 보 변형률 분포 137
그림 4.13. Construction case 적용 방법 139
그림 4.14. 보강 시점 변수 실험체 명명법 140
그림 4.15. 보강 시점 변수 실험체 CFRP 총 보강량 140
그림 4.16. 전단경간비 변수 실험체 전단력-변위 그래프 144
그림 4.17. 보강 시점 변수 실험체 전단력-변위 그래프 146
그림 4.18. 보강 시점 변수 실험체 콘크리트 보 변형률 분포(V=356 kN) 149
그림 4.19. 보강 시점 변수 실험체 전단력 단계별 스터럽 변형률 152
그림 4.20. 보강 시점 변수 실험체 스터럽 위치와 콘크리트 보 변형률 분포 153
그림 4.21. 보강 시점 변수 실험체 전단력 단계별 CFRP 변형률 156
그림 4.22. 보강 시점 변수 실험체 CFRP 위치와 콘크리트 보 변형률 분포 157
그림 4.23. 단부 정착 변수 실험체 명명법 159
그림 4.24. 단부 정착 변수 실험체 CFRP 총 보강량 159
그림 4.25. 단부 정착 변수 실험체 전단력-변위 그래프 163
그림 4.26. 단부 정착 변수 실험체 전단력-변위 그래프 165
그림 4.27. 단부 정착 변수 실험체 콘크리트 보 변형률 분포(V=306 kN) 167
그림 4.28. 단부 정착 변수 실험체 전단력 단계별 스터럽 변형률 169
그림 4.29. 단부 정착 변수 실험체 스터럽 위치와 콘크리트 보 변형률 분포 170
그림 4.30. 단부 정착 변수 실험체 전단력 단계별 CFRP 변형률 172
그림 4.31. 단부 정착 변수 실험체 CFRP 위치와 콘크리트 보 변형률 분포 172
그림 4.32. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 명명법 174
그림 4.33. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 CFRP 총 보강량 174
그림 4.34. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 전단력-변위 그래프 178
그림 4.35. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 전단력-변위 그래프 181
그림 4.36. 수평 방향 레이아웃 변수 변수 실험체 콘크리트 보 변형률 분포(V=306 kN) 184
그림 4.37. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 콘크리트 보 변형률 분포(V=373 kN) 185
그림 4.38. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 전단력 단계별 스터럽 변형률 187
그림 4.39. 수평 방향 레이아웃 변수 실험체 전단력 단계별 CFRP 변형률 189
그림 4.40. 수평 방향 레이아웃에 따른 CFRP 보강 위치와 콘크리트 보 변형률 분포 190
그림 4.41. 수평 방향 레이아웃에 따른 콘크리트 보 균열 191
그림 4.42. 전단력 비교 (VFEM/VACI)[이미지참조] 198
그림 4.43. 경사 FRP에 의한 전단보강 199