Fatigue Capacity of Concrete Beams Prestressed with Partially Bonded CFRP Tendons

CFRP 긴장재로 긴장된 부분비부착 콘크리트 보의 피로 성능

CFRP tendons have been attempted in concrete structures as a substitute for steel tendons considering their many advantages such as the corrosion-resistance, light weight etc. However, the elastic behavior up to failure is likely to result in ductility problems. To overcome such problems, prestress concrete beams with partially bonded tendons have been developed and suggested. In this new system, the un-bonded part near the mid-span contributes to the improvement of ductility. And the bonded parts at both ends play a role as a safe anchorage. According to the previous research on the static behavior, the suggested method has demonstrated enough ductility and strength. However it is essential to verify the long-term safety for repetitive fatigue loads under service states. For this purpose, flexural fatigue loading tests were carried out in this research. This paper includes an experimental investigation on the static load-carrying capacities of the beams with or without fatigue tests. The results showed that the beams prestressed with partially bonded CFRP tendons possessed good fatigue capacity under the constant cyclic loads.

FRP는 내부식성의 특성을 가지며 가볍고 인장강도가 커서 최근에 강재긴장재 대신 콘크리트 구조물에 활용되고 있다. 그러나 파단 시까지 선형 탄성거동을 하는 FRP는 콘크리트 보에 적용시 취성적인 파괴 경향을 보여준다. 이에 연성확보를 위해 제안된 공법이 부분 비부착 공법이다. 부분비부착공법은 긴장재 일부를 비부착시켜 연성을 확보하고 나머지 부분을 부착시켜 안전하게 정착구 역할을 대신하는 공법으로 본 연구에서 획기적으로 제안한 공법이다. 제안된 공법은 선행 연구 및 실험에 의해 연성거동을 보여 주었다. 하지만 실구조물 적용 시 안전도를 확실히 하기 위해 장기간 사용 하중에 대한 피로 성능을 검증 해야만 한다. 따라서 본 연구에서는 부분 비부착된 보를 제작하여 정적실험 결과와 피로실험 후 정적 실험결과를 비교하여 피로에 대한 정적 능력을 검증하였다. 실험 결과, CFRP로 부분비부착된 프리스트레스 콘크리트 보는 피로하중에 대해 양호한 피로성능을 보여주었다.