Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 2093-5145(Print)
ISSN : 2288-0232(Online)
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures Vol.10 No.6 pp.34-42
DOI : https://doi.org/10.11004/kosacs.2019.10.6.034

Lateral Cyclic Loading Experiment of Aramid FRP Reinforced Non-seismic Detailed RC Column

Lee Taehun1,Kim Sunhee2,Rho Kwanggun3,Choi Sungmo4,Yang Ilseung5
1Master Course, Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea
2Research Professor, Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea
3President, Heesang Reinforce, Seoul, Korea
4Professor, Department of Architectural Engineering, University of Seoul, Seoul, Korea
5Professor, Department of Architectural Engineering, Dongshin University, Naju, Korea
Corresponding author: Choi, Sungmo Department of Architetural Engineering, University of Seoul, 163, Seoulsiripdaero, Dongdaemun-gu, Seoul, Korea. Tel: +82-2-6490-2759 Fax: +82-2-6490-2749, E-mail: smc@uos.ac.kr
November 23, 2019 December 17, 2019 December 17, 2019

Abstract


As seismic design requirements in the Korean Building Code were revised, public attention to the seismic reinforcement of existing reinforced-concrete (RC) structures has been increasing. RC columns which were designed without seismic re-bar details are particularly likely to undergo brittle shear fracture when hit by an earthquake. This study suggests reinforcing non-seismic detailed RC columns with aramid FRP (Fiber Reinforced Polymer) to improve the bending load and shear load of the columns. Lateral cyclic loading tests were conducted on the specimens to observe improvement in load capacity and ductility. It was verified that the aramid FRP reinforcement of the RC columns without seismic details would improve the load capacity and ductility. It was also found that the body-to-end connections of the column should be included in the aramid FRP reinforcement.



아라미드 FRP보강 비내진상세 철근콘크리트기둥의 반복횡하중 가력실험

이태훈1,김선희2,노광근3,최성모4,양일승5
서울시립대학교 건축공학과 석사과정1, 서울시립대학교 건축공학부 연구교수2, (주) 희상리인포스 대표3,서울시립대학교 건축학부 교수4, 동신대학교 건축공학과 교수5

초록


내진설계기준이 개정됨에 따라 기 시공된 철근콘크리트 건축구조물의 내진보강에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 내진철근상세가 적용되지 않은 철근콘크리트 기둥의 경우 지진이 발생할 경우 취성적인 전단파괴가 발생할 가능성이 크다. 본 연구에서는 아라미드 FRP를 이용하여 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 휨 및 전단내력 보강 후, 실험체를 반복횡하중 가력하여 아라미드 FRP의 내력 상승효과 및 연성능력의 증가를 확인하였다. 무보강 및 아라미드 FRP 보강 실험체를 비교 한 결과 아라 미드 FRP 보강이 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 내력을 증가시키고 연성능력 또한 증가시킴을 확인하였다. 또한 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 아라미드 FRP 보강 시 기둥 뿐만 아니라 접합부의 보강 또한 필요함을 확인하였다.



    1. 서 론

    1.1 연구 배경

    최근 국내에서 규모 5 이상의 지진이 발생함에 따라 이미 시공된 기존 건물에 대한 내진보강에 대한 관 심이 높아지고 있다. 특히 내진상세가 적용되지 않 은 철근콘크리트 기둥의 경우 지진이 발생할 경우 취성적인 전단파괴가 발생할 가능성이 크다.

    FRP (Fiber Reinforced Polymer)소재인 아라미드 섬유는 인장강도가 높아 얇은 두께의 보강으로 높은 내력을 발휘할 수 있고, 화학접착제를 사용해 간단 하고 효율적으로 기 시공된 철근콘크리트기둥을 보 강할 수 있는 장점이 있다. 따라서 아라미드 섬유를 사용하여 철근 콘크리트 기둥을 보강하면 내진성능 을 효과적으로 증가시키고 연성능력을 확보할 수 있 을 것으로 판단된다.

    1.2 선행연구 분석

    국내에서는 Lee et al. (2012)은 아라미드 시트와 스 트립을 RC기둥에 보강하여 반복횡하중 가력 실험을 진행하고, 일본건축학회의 FRP 보강 전단내력식에 의한 설계내력과 비교하였다. 아라미드 시트의 보강 면적, 아라미드 스트립 보강 유무 등을 변수로 실험 을 진행한 결과 전단면을 아라미드시트로 보강한 실 험체의 강도가 무보강 실험체에 비해 1.2배 증가하 였으며, 완만한 강성저하를 나타내며 연성 거동함을 확인하였다. 또한 일본건축학회 제안식이 실험내력 과 매우 유사함을 확인하였다.

    Choi et al. (2019)은 일정한 축력을 가한 FRP 보 강 철근 콘크리트 실험체의 반복가력 실험을 진행하 였다. 아라미드섬유와 SRF공법을 이용하여 보강한 철근 콘크리트 기둥의 내진성능을 확인한 결과, 아 라미드섬유 및 SRF공법 모두 철근 콘크리트기둥의 최대 전단강도 및 에너지소산면적을 증가시킴을 확 인하였다.

    국외에서는 T. Bhowmik et al. (2017)이 CFRP (Carbon FRP, 탄소섬유 FRP)로 구속한 Capsule 모양의 철근콘크리트 기둥 실험체의 반복횡하중 가력실험을 진행하였다. 하중-변위 이력을 분석한 결과 CFRP의 보강이 철근콘크리트 기둥의 전단내력과 변형능력을 약 증가시킴을 확인하고, 전단내력, 휨 성능과 비탄 성 횡변위에 대한 제안식과 실험결과가 유사함을 확 인하였다.

    1.3 연구 목적

    국내⋅외의 FRP 보강에 대한 연구는 일반적인 RC기 둥의 내력 상승효과 확인 및 내진성능에 대한 효과 를 검증하는 실험에 대한 연구가 주로 진행되었다. 따라서 본 연구에서는 비내진철근 상세로 설계되어 취성적인 전단파괴를 유도한 철근 콘크리트 기둥의 아라미드 섬유 시트 및 스트립 보강 시 전단, 휨 및 연성능력의 보강효과를 확인하고자 한다.

    2. 철근 콘크리트기둥의 FRP 섬유를 이용한 휨 및 전단 성능 보강 효과

    2.1 FRP 섬유로 보강한 철근 콘크리트 기둥 의 휨내력

    FRP 섬유를 사용하여 철근 콘크리트 기둥을 보강 하면 구속효과로 인하여 콘크리트의 압축강도와 극 한변형률이 증가하기 때문에 휨내력이 증가한다. 사 각단면 철근콘크리트 기둥의 구속압축강도는 식 (1), 극한압축변형률은 식 (3)을 사용하여 구할 수 있다.

    f c c f c o = 1 + 4.5 f l * f c c
    (1)

    • fcc = FRP로 구속된 콘크리트 압축강도 (㎫)

    • fco = 비구속 철근 콘크리트 압축강도 (㎫)

    f l * = k e 2 ( 1 + b h ) ( 2 n t f r p E f r p 0.2 f u b )
    (2)

    • ke = 유효구속계수

    • b = 기둥 너비 (㎜)

    • h = 기둥 높이 (㎜)

    • n = 아라미드 보강 겹수

    • tfrp = 아라미드 1겹 두께 (㎜)

    • Efrp = 아라미드 탄성계수 (㎫)

    • fu = 아라미드 파단 변형률

    c u = 0.004 + 1.25 ρ f r p f u j f e f c c
    (3)

    • cu = 콘크리트 극한압축변형률

    • ρfrp = FRP 스트립 면적비

    • fuj = FRP 섬유 인장응력 (㎫)

    • fe = FRP 섬유 인장파단변형률

    ρ f r p = 2 n t r p ( b + h ) b h
    (4)

    식 (2)의 유효구속계수 ke는 콘크리트 기둥의 너 비와 높이에 따라 변하는 값이며, 본 연구에서는 기 존 연구의 분석에 따라 0.2를 사용하였다.

    2.2 FRP 섬유로 보강한 철근 콘크리트 기둥 의 전단내력

    철근 콘크리트 기둥의 FRP 섬유 보강으로 인한 전 단내력의 상승분은 복합신소재구조학회에서 발간된 복합신소재(FRP재료)시스템에 의한 철근콘크리트구 조물의 보강 설계 및 시공지침서의 기둥전단보강 전 단저항능력식인 식 (5)에 따라 계산하였다. 이 때 식 (8)의 FRP 인장응력은 탄성계수의 0.002배를 넘을 수 없다.

    V ¯ r = Φ ( V ¯ c + V ¯ s ) + V f r p ¯
    (5)

    • Vr = FRP 보강 기둥 전단내력

    • Vc = 철근 콘크리트 기둥 콘크리트 전단내력

    • Vs = 철근 콘크리트 기둥 철근 전단내력

    • Vfrp = FRP 전단내력

    • Φ = 0.75

    V ¯ c = 0.2 λ Φ f c b w d
    (6)

    • λ = 경량콘크리트 계수

    • Φc = 콘크리트 저항계수

    • fc = 콘크리트 설계기준압축강도 (㎫)

    • bw = 콘크리트 기둥 폭 (㎜)

    • d = 압축 상단으로부터 인장철근 중심까지 거리 (㎜)

    V s ¯ = Φ f h y n A h d S cot Θ
    (7)

    • Φs = 철근 저항계수

    • fny = 수평철근의 항복응력 (㎫)

    • n = 하중방향의 횡지지 수평기둥의 다리 수

    • Ah = 수평철근 하나의 단면적 (㎟)

    • d = 압축 상단으로부터 인장철근 중심까지 거리 (㎜)

    • S = 부재의 수평 전단철근 간격 (㎜)

    • Θ = 전단균열의 경사각 (보통 45°)

    V f r p ¯ = 2 Φ f r p f f r p N b t f r p d s i n 2 Θ
    (8)

    • Φfrp = FRP 저항계수

    • ffrp = FRP 섬유 인장응력 (㎫)

    • Nb = FRP 시트 총 겹수

    • tfrp = FRP 시트 한 겹 두께 (㎜)

    • d = 압축 상단으로부터 인장철근 중심까지 거리 (㎜)

    • Θ = 전단균열의 경사각 (45°)

    f f r p = 0.002 E f r p Φ f r p f f r p u
    (9)

    3. FRP 보강 필로티 철근콘크리트 기둥의 반복횡하중 가력실험

    3.1 실험 계획

    본 연구에서는 비내진상세로 설계된 철근콘크리트 기둥의 FRP 보강에 따른 휨, 전단 및 연성능력의 증 가를 확인하고자 한다. 현재 한국건축구조설계기준 (Korean Building Code, KBC)은 철근콘크리트기둥에 지진력이 가해졌을 때 취성파괴를 방지하기 위해 Fig. 1의 연성상세를 적용하여 설계하도록 한다. 따 라서 본 실험에서는 Fig. 1을 만족하지 않는 실험체 를 제작 하고 아라미드 FRP를 휨 및 전단 보강 시 공한 후 반복횡하중 가력 실험을 진행하여 보강효과 를 확인하고자 한다.

    실험체 기둥부 단면은 한국건축구조설계기준의 연성상세를 만족하지 않도록 띠철근을 90° 정착하 고 늑근을 배근하지 않았으며, 반복횡하중 작용 시 취성적인 전단파괴가 발생하도록 띠철근 간격 을 조절 하였다. 모든 실험체 콘크리트는 공칭강 도 30MPa이며 철근은 SD400을 사용하였다.

    4개의 실험체를 제작하여 한 개의 실험체는 아라 미드 FRP를 보강하지 않은 상태에서 반복횡하중 가 력 시 거동을 확인하고, 3개의 실험체는 각각 전단 및 휨 보강 후 반복횡하중 가력 실험을 진행하여 무 보강 실험체와 내력 및 파괴 거동을 비교하였다. Table 1.은 변수에 따른 실험체 리스트이며 I형 철근 콘크리트 실험체의 상세도면을 Fig. 2에 나타내었다.

    RA1 실험체는 전단성능 보강을 위하여 0.576mm 아라미드 시트 1겹을 I형 철근콘크리트 실험체의 기 둥부 전면에 폭방향으로 보강하였으며, RA2 실험체 또한 동일한 방법으로 0.576mm 아라미드 시트 2겹 을 전단 보강하였다. 세 번째 RA3 실험체의 경우 전 단 및 휨성능의 동시보강을 위하여 폭 100mm/두께 1.4mm 아라미드 스트립을 기둥 4면에 보강 후 두께 0.576mm 아라미드 시트를 2겹 보강하였다. 또한 아라 미드 스트립의 정착을 위하여 가력방향 면에 0.576mm 아라미드 스트립을 기둥부와 고정부에 각 400mm 부 착하여 하고, 실험체 고정부와 아라미드 시트의 부 착을 위하여 고정부 3면을 0.576mm 아라미드 추가 부착하였다. Fig. 3은 각 실험체들의 아라미드 보강 방법을 나타낸 그림이다.

    3.2 실험 세팅 및 가력방법

    I형 철근콘크리트 실험체의 반복횡하중 가력 세팅을 Fig. 45에 나타내었다. 실험체의 반복가력 시 편 심가력을 방지하기 위하여 실험체 양 면에 링크시스 템을 연결하였다. 또한 실제 기둥의 전단력과 모멘 트 상황을 구현하기 위하여 실험체 상, 하부를 지그 를 이용하여 고정 후 실험체 상단 지그에 500kN용 량의 Actuator를 연결하여 실험체 중앙의 높이에 서 반복횡하중 가력을 진행하였다.

    I형 철근 콘크리트 실험체 반복횡하중 가력계획 을 Table 2.와 Fig. 6에 정리하였다. 실험체 기둥부의 길이를 기준으로 변위각을 설정하였으며, 각 Step당 3Cycle씩 8Step까지 반복횡하중 가력을 진행하였다. 8Step 하중가력 완료, 실험체 내력이 최대내력의 80% 미도달 또는 실험체의 파괴 시 실험을 종료하였다.

    3.3 게이지 및 LVDT 위치

    I형 철근콘크리트 기둥 실험체의 주근과 전단철근의 응력 분포 및 파괴거동을 확인하기 위하여 주근과 전단철근에 게이지를 부착하고, 실험체의 반복횡하 중 가력에 따른 거동을 확인하기 위하여 LVDT를 설 치하였다. 실험체의 게이지 위치를 Fig. 7에, LVDT 위치를 Fig. 8에 나타내었다.

    4. 실험결과

    4.1 재료실험 결과

    강재 인장시편은 실험체 제작에 사용된 SD400 D19 및 SD400 D10 철근 3개를 사용하여 인장시험을 진 행하고 평균값을 사용하였다. 콘크리트 압축강도의 경우 실험체 타설 시 제작한 콘크리트 공시체의 28 일 강도를 확인하였다. Table 3.은 강재 및 콘크리트 의 재료 물성치를 정리한 표이다. 또한 실험체 보강 에 사용한 아라미드 시트 및 스트립의 재료 물성치 를 Table 4.에 정리하였다.

    4.2 하중-변위 관계 및 강성

    I형 철근콘크리트 기둥 실험체의 설계내력은 아라미 드 보강 시 실험체의 전단 및 휨내력 중 작은 값으 로 설정하였다. 비내진 철근 상세를 갖는 철근콘크 리트 기둥의 전단내력은 RN 실험체의 파괴 시 최대 내력으로 산정하였으며, 각 실험체별 아라미드 FRP 보강량에 따른 전단 설계내력은 콘크리트와 전단철 근, 전단 보강 FRP인 아라미드 시트의 전단내력의 합으로 계산하였다. 휨내력은 실험체 단면의 콘크리 트 극한압축변형률에 따른 철근과 아라미드 스트립 의 변형률에 의한 모멘트를 이용하여 계산하였다.

    FRP 보강 실험체들의 최대내력은 정방향 및 부방향 가력 시 최대내력의 평균으로 하였다. 설계내력 계 산 결과를 Table 5.에 정리하였다. 아라미드 FRP 보 강 실험체들은 휨내력 도달 시 파괴될 것으로 예상 되었다.

    Fig. 8은 FRP 무보강 및 보강 I형 철근콘크리트 기둥 실험체들의 하중-변위 그래프이다. 항복내력은 1/3접선법을 사용하고, 실험체 강성은 최대내력의 0.6배 지점과 원점을 이은 직선의 기울기로 산정하 였다. 강성, 항복점 및 최대점을 표시한 골격곡선을 Fig. 9에 정리하였다. 또한 하중의 실험체 별 설계내 력, 항복내력, 최대내력 및 강성을 Table 6에 정리하 였다.

    4.3 Failure Mode

    아라미드 FRP 무보강 RN실험체의 경우 4step (0.015 ㎭) 1Cycle 가력 도중 최대변위에 도달하기 전 갑작 스런 전단균열의 발생과 함께 내력이 크게 감소하며 취성적으로 파괴되었다. 또한 상⋅하단 고정부에 균 열이 발생하였으나 기둥-고정부의 접합부 파괴는 발 생하지 않았다.

    RA1 실험체의 경우 1Step (0.0025㎭) 2Cycle 부방 향 가력 시 아라미드 균열이 처음 발견되었다. 2Step (0.005㎭) 1Cycle 정방향 가력 시 기둥-고정부 접합부 의 균열이 발생하였고, 균열이 성장하며 접합부 전 체에 균열이 확장되었다. 4Step (0.015㎭) 1Cycle 정 방향 가력 시 접합부의 파괴가 관찰되었고, 이후 실 험체의 하중이 증가하지 않았다.

    RA2 실험체는 4Step (0.015㎭) 1Cycle 정방향 가 력 시 접합부의 파괴가 관찰되며 최대내력에 도달 후 점차 내력이 감소하였다.

    RA3 실험체는 5Step(0.02㎭) 1Cycle 부방향 가력 시 접합부의 파괴가 발생하였으며, 8Step 0.065㎭ (130mm)가력 시 최대내력의 80%에 도달하였다. 아 라미드 FRP를 보강한 실험체 모두 게이지 분석 결 과 주근이 항복하여 휨 파괴된 것으로 판단된다.

    실험 진행 시 실험체에 발생한 특이사항을 Fig. 8 하중-변위 그래프에 표시하고 실험체 최종 파괴 사 진을 Fig. 10에 정리하였다.

    5. 분석 및 고찰

    5.1 I형 철근콘크리트 기둥의 아라미드 FRP 휨 및 전단보강 효과

    실험체들의 최대내력 및 설계내력을 비교하여 아라 미드 FRP 보강 실험체들의 휨 보강능력을 평가하였 다. 아라미드 FRP 전단보강만 진행한 RA1, RA2 실 험체는 각각 설계 휨내력의 106.95%, 107.99%로 최 대내력이 설계 휨내력을 만족함을 확인하였다. 하지 만 전단보강 및 휨 보강을 진행한 RA3 실험체의 경 우 최대내력이 아라미드 FRP 스트립으로 인하여 증 가한 설계 휨내력의 75.36% 밖에 도달하지 못하였 다. 이는 휨 모멘트는 실험체 기둥부 단부에 가장 크게 작용하지만, 아라미드 FRP 스트립을 이용한 휨 보강의 경우 단부 스트립의 정착이 이루어지지 않아 가장 취약한 부분의 보강이 제대로 이루어지지 않았 기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 아라미드 FRP 스트립을 이용한 휨보강이 효과적이기 위해선 기둥 단부 보강에 대한 추가적인 제안이 필요하다.

    각 실험체들의 최대내력 및 설계내력을 비교하 고, Step 별 최대변위 도달 시 전단철근의 변형률을 분석하여 아라미드 FRP의 전단보강 효과를 확인하 였다. 아라미드 보강 결과 무보강 실험체의 전단내 력 대비 최대내력이 RA1 110.0%, RA2 111.1% RA3 110.8%로 약 10% 상승하였고, 보강 실험체들은 모두 휨파괴 거동을 보였다. 따라서 아라미드 FRP 보강이 비내진 상세 철근배근을 가진 철근콘크리트 기둥의 전단보강효과가 있는 것으로 판단된다.

    각 실험체의 step별 띠철근 게이지 변형률을 분석 하여 Fig. 11에 정리하였다. RA3 실험체는 게이지 변형률이 0.01이상으로 기록된 6step이후의 데이터를 제거하였다.

    전단보강 아라미드 FRP가 내력을 분담하면 띠철 근의 변형률은 감소할 것으로 판단된다. 따라서 각 실험체의 띠철근 변형률을 비교·분석하였다. RN 실 험체는 전단파괴가 발생한 3step에서 띠철근이 파괴 되었고, 나머지 실험체도 최대하중에 도달한 3step에 서 항복변형률 이상의 변형률이 확인되었다. RA1 실 험체와 RA2 실험체의 띠철근 변형률을 분석한 결과 각 step의 최대변위 시 RA1 실험체의 띠철근 변형률 이 RA2보다 큰 것을 확인하였다. 또한 동일한 전단 보강을 진행한 RA2와 RA3 실험체의 경우 4step까지 유사한 변형률이 발생했음을 확인하였다. 따라서 변 수로 설정한 아라미드 FRP 보강 겹수가 전단성능에 영향을 끼침을 확인하였다.

    아라미드 FRP 보강에 따른 RA1, RA2 및 RA3 실험체의 휨 및 전단 보강효과를 정리하여 Fig. 12에 나타내었다. 분석 결과 아라미드 FRP 보강이 전단보 강에 효과적이라고 판단된다.

    5.2 유효강성 및 연성지수 비교에 따른 아라 미드 FRP 보강 철근콘크리트 기둥의 연 성능력 평가

    무보강 및 아라미드 FRP 보강 철근콘크리트 기둥 실험체의 Step별 유효강성 및 연성지수를 비교하여 철근콘크리트 기둥의 연성능력을 평가하였다.

    실험체의 유효강성은 각 Step별 정방향 최대하중 과 변위 지점, 부방향 최대하중과 변위지점을 연결 한 직선의 기울기로 정의하였다. 실험체 Step별 유효 강성을 비교한 결과 1∼3Step에서 모두 약 5% 증가 함을 확인하였다. Fig. 13은 각 실험체들의 Step 별 유효강성을 나타낸 표이다.

    아라미드 FRP 보강 철근콘크리트 기둥의 연성지 수는 최대내력 이후 최대내력의 80%까지 저하된 시 점의 변위를 실험체 항복 변위로 나눈 값으로 정의 하고 이를 Table 7에 정리하였다. 항복내력과 최대내 력의 80%지점은 정방향 및 부방향 값이 모두 존재 할 경우 두 값의 평균으로 설정하였고, RN 실험체는 실험체가 파괴된 Step의 최대하중 80%를 이용하여 연성지수를 구하였다.

    무보강 실험체인 RN의 연성지수는 2.78, 아라미 드 FRP 보강 실험체인 RA1, RA2, RA3의 연성지수 는 각각 10.75, 11.07, 12.94이다. 각 아라미드 FRP 보강 실험체들의 연성지수를 무보강 실험체의 연성 지수로 나눈 결과 약 기둥을 아라미드 시트만 보강 한 RA1, RA2 실험체는 약 300%, 기둥을 아라미드 시트 및 스트립으로 보강하고 접합부를 추가 보강한 RA3 실험체는 약 365% 증가함을 확인하였다.

    모든 실험체의 유효강성과 연성지수를 비교한 결과 아라미드 FRP 보강 시 유효강성은 모두 약 5%, 연성지 수는 300∼365% 증가하였다. 따라서 아라미드 FRP 보 강 시 연성능력이 크게 증가하는 것으로 판단된다.

    6. 결 론

    본 연구에서는 비내진 철근 상세를 갖는 철근콘크리 트 기둥의 아라미드 FRP 시트 및 스트립 보강에 따 른 전단⋅휨내력 및 연성능력 보강효과를 확인하였 다. 연구를 통하여 얻어진 결론은 다음과 같다.

    • (1) 내진상세가 적용되지 않은 철근 콘크리트기 둥과 아라미드 FRP 보강 기둥의 최대내력과 설계내력을 비교한 결과 아라미드 보강 시 취성적인 전단파괴가 일어나지 않고 설계 휨 내력에 도달함을 확인하였다. 따라서 비내진 상세 철근콘크리트의 아라미드 FRP를 이용 한 보강효과를 확인할 수 있었다.

    • (2) 아라미드 FRP 스트립을 이용한 비내진상세 철큰콘크리트기둥의 휨보강의 경우 설계 휨 내력에 도달하지 못하여 보강효과가 없는 것 으로 판단된다. 따라서 효과적인 휨보강을 위 한 추가적인 보강 방법의 제시 및 연구가 필 요한 것으로 판단된다.

    • (3) 아라미드 FRP를 이용한 비내진상세 철큰콘크 리트기둥의 전단보강 시 실험체가 연성적인 거동을 하며 휨파괴가 발생하였다. 또한 실험 체 띠철근의 변형률을 분석한 결과 아라미드 FRP의 전단보강 겹수가 증가함에 따라 변형 률이 감소함을 확인하였다. 따라서 아라미드 FRP를 이용한 전단보강이 효과적이며, 보강 겹수가 증가할 시 전단보강 효과가 증가함을 확인하였다.

    • (4) 무보강 및 아라미드 FRP 보강 실험체의 유효 강성과 연성지수를 비교 한 결과 무보강 실험 체 대비 유효강성 약 5%, 연성지수 약 300∼ 365% 증가함을 확인하였다. 따라서 아라미드 FRP의 보강이 비내진 철근상세 철근콘크리트 기둥의 연성능력을 증가시킴을 확인하였다.

    감사의 글

    본 논문은 국토교통기술사업화지원사업(19CTAPC 14286502000000)지원에 의해 작성되었습니다.

    Figure

    KOSACS-10-6-34_F1.gif
    Seismic Design Specification in KBC
    KOSACS-10-6-34_F2.gif
    I Shape RC Specimen
    KOSACS-10-6-34_F3.gif
    Aramid Reinforcement
    KOSACS-10-6-34_F4.gif
    Lateral Cyclic Loading Experiment Setting
    KOSACS-10-6-34_F5.gif
    Experiment Setting Drawing
    KOSACS-10-6-34_F6.gif
    Lateral Cyclic Loading Protocol Graph
    KOSACS-10-6-34_F7.gif
    Gauge Location and LVDT Setting
    KOSACS-10-6-34_F8.gif
    Load-displacement Graph
    KOSACS-10-6-34_F9.gif
    Skeleton Graph
    KOSACS-10-6-34_F10.gif
    Failure Mode
    KOSACS-10-6-34_F11.gif
    Stirrup Strain
    KOSACS-10-6-34_F12.gif
    Maximum Load Increasement Ratio
    KOSACS-10-6-34_F13.gif
    Effective Stiffness

    Table

    Specimen Lists
    Lateral Cyclic Loading Protocol
    Material Properties of RC Specimen
    Material Properties of Aramid Sheet
    Shear and Bending Designed Load
    Yield/Maximum Load and Stiffness
    Ductility index

    Reference

    1. Architectural Institute of Korea (2019), Seismic Building Design Code and Commentary (Korean Building Code) (in Korean), Kimoondang Publishing.
    2. Bhowmik, T. , Tan, K. H. , Balendra, T. (2017), “Lateral Load-displacement Response of Low Strength CFRP-confined Capsule-shaped Columns,” Engineering Structures, Vol. 150, pp. 64-75,
    3. Choi, J. J. , Lee, T. H. , Park, B. J. , Rho, K. K. , Choi, S. M. (2019), “Experimental Study of Seismic Performance Improvement of Pilotis RC Column Strengthened with FRP,” Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures, Vol. 10, No. 1, pp.17-25,
    4. Kim, J. S. , Kwon, M. H. , Seo, H. S. , Lim, J. H. , Kim, D. Y. (2013), “An Experimental Study on Seismic Performance Evaluation of Retrofitted Column of FRP Seismic Reinforcement that can be Emergency Construction,” Journal of the Korea Institute for Structure Maintenance and Inspection, Vol. 17, No. 6, pp. 021-030,
    5. Korean Society for Advanced Composite Structures (2017), Design Manual & Specification for Strengthening of RC Structures by Advanced Composites System (in Korean), Donghwa Publishing.
    6. Lee, H. H. , Kim, J. H. , Rho, K. K. (2012), “Strengthening Effects of RC Column using Fiber Reinforced Polymer,” Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 24, No. 4, pp. 473-480,