| 초록 |
□ 연구개요 최근 한반도에 발생한 지진으로 구조물 내진보강 및 구조물의 내진성능에 대한 관심이 폭발적으로 증가하고 있다. 노후화 된 또는 장기간 사용되고 있는 철근콘크리트 구조물에 대한 내진 보강 및 성능개선에 대한 투자와 연구가 많이 진행되고 있다. 특히, FRP 복합재료를 활용한 내진보강기술은 복합재료가 가진 특성으로 많이 연구되고 실제 구조물에 적용되고 있기도 하다. FRP 복합재료 보강재의 장기 사용에 따른 성능 변화 또는 FRP 복합재료 보강재로 보강된 철근콘크리트 구조물의 장기사용에 따른 성능 변화에 대한 연구는 충분히 이뤄지지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 FRP 복합재료 보강재로 보강된 철근콘크리트 구조물의 장기거동특성을 동결융해 실험을 통하여 검토하였다. 동결융해실험에 따른 철근콘크리트 보강구조물의 강도를 평가하였으며, FRP 복합재료 보강재의 동결융해에 따른 신뢰성을 평가하고, 이를 바탕으로 FRP 복합재료 보강재로 보강된 철근콘크리트 보강구조물의 동결융해에 대한 성능을 실험을 통하여 평가하였다. 평가 결과를 바탕으로 유한요소 해석법을 활용하여 FRP 복합재료의 동결융해에 대한 사용성 판단을 위한 가이드를 제안하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 FRP 복합재료를 활용한 내진보강재 및 성능보강기술이 개발되어 현장에 적용되고 있다. 기사용 중인 FRP 복합재료 보강재가 적용된 철근콘크리트 구조물을 선정하여 동결융해 시험을 통한 장기거동특성을 검토하옇다. 기존의 동결융해 시험은 사용재료의 장기성능을 검토하는 방법이 대부분이나, 구조부재의 장기거동을 위한 실험은 많이 시도 되고 있지 않았다. 본 연구에서는 부재의 동결융해 시험을 통하여 장기거동특성을 간접적으로 평가하였다. 철근콘크리트 보 부재에 대하여 FRP 복합재료 보강재를 적용하고, 이 보강된 철근콘크리트 부재에 대하여 동결융해 시험을 수행하였다. 동결융해실험은 기존의 연구를 바탕으로 실험 장치를 설치하고, 온도변화는 상한온도가 +4°C 이상, 하한온도가 -18°C 이하가 되도록 설정하여 실험을 수행하였다. 동결융해를 통한 강도 감소율 및 장기거동특성 변화를 검토하였다. 실험평가를 위하여 FRP 복합재료 보강재로 보강된 철근콘크리트 보 구조물을 선정하다. 재료역학적 측면의 장기거동특성을 검토하기 위하여 1) 동결융해실험법을 통한 콘크리트 재료의 장기거동특성 검토 및 2) 동결융해실험을 통한 철근콘크리트 구조물의 장기거동특성을 검토하였다. 재료역학적 장기거동특성 결과를 바탕으로 3)수치해석법 제안 및 신뢰성을 검토하였다. 구조부재 수준의 특성검토에서, 4) FRP 보강재로 보강된 상태의 철근콘크리트 부재에 대하여 동결융해시험을 수행하고 성능을 평가하는 방법과 5) 다른 종류의 FRP 보강재로 보강된 철근 콘크리트 부재에 대하여 동결융해시험을 수행하고 보강재의 종류에 따른 성능을 평가하는 방법, 6) 철근콘크리트 부재를 동결융해실험 수행하여 노후화 시키고 FRP 복합재료로 보강하여 보강성능을 평가하는 방법을 사용하여 철근콘크리트 구조물과 FRP 복합재료 보강재의 장기거동특성을 다양하게 검토하였다. 연구목표를 달성하기 위하여 연구방향에 따라 적절한 연구계획을 수립하고 다양한 실험연구를 통하여 연구목표를 달성하였습니다. □ 연구개발결과의 중요성 본 연구에서는 철근콘크리트 구조물의 장기거동특성 분석 및 FRP 복합재료보강재의 장기거동 특성을 평가할 수 있는 동결융해실험법을 제안하였고, FRP 복합재료 보강재의 장기거동 특성을 평가하였습니다. 최종적으로 FRP 복합재료 보강재로 보강된 철근콘크리트 보강구조물의 장기사용성의 신뢰성을 평가하고 이를 바탕으로 보강구조물의 장기점검 및 사용성 판단의 기준을 제안하였습니다. 현재 FRP 복합재료보강재 및 철근콘크리트구조물 그리고 이 FRP 복합 재료 보강재로 보강된 철근 콘크리트 구조물의 장기거동 특성을 평가 할 수 있는 실험방법이 필요한 실정으로 본 연구결과를 활용하여 보다 다양한 검토가 이루어 질 수 있을 것으로 판단된다. 또한, FRP 복합재료의 장기 거동은 우수하다는 것이 일반적이지만, 이러한 일반적인 정보는 재료역학적 측면에서의 일반적 평가이므로, 실제 적용 및 사용 상태에서의 장기성능을 검토할 필요가 있었다. 이러한 장기성능 검토 시 본 연구에서 제안된 동결융해 실험법이 사용 될 것으로 판단된다. 또한, 이와 유사한 연구의 기초 연구자료로 가치가 있다고 판단된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
