KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

The Analysis for Reinforced Concrete Beams Strengthened with Externally Unbonded Prestressed CFRP Plates

비부착 탄소섬유판 긴장재로 외부 긴장 보강된 철근콘크리트 보의 해석

  • 박종섭 (한국건설기술연구원 구조시스템연구실) ;
  • 정우태 (한국건설기술연구원 구조시스템연구실) ;
  • 박영환 (한국건설기술연구원 구조시스템연구실) ;
  • 김철영 (명지대학교 토목환경공학과)
  • Received : 2007.11.19
  • Accepted : 2007.12.12
  • Published : 2008.07.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper suggests a modified bond reduction coefficient considering the average CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) strain concept for the unbonded prestressed CFRP plate strengthening system. The strengthened length and the pure bending length were seen to influence the variation of the strain of unbonded CFRP plate. Therefore, a new bond reduction coefficient considering such effect was suggested. Comparison with the experimental data revealed that the analytic results obtained by considering the proposed bond reduction coefficient were effective in estimating the strain of the unbonded CFRP plate in the CFRP plate prestressing system.

본 논문에서는 비부착 CFRP판으로 긴장 보강된 철근콘크리트 보를 해석하기 위한 수정된 부착감소계수를 제안하였다. 기존의 비부착 강연선의 극한응력 해석식에 대한 분석을 통해 비부착 CFRP판 긴장재로 보강된 철근콘크리트 보에 대한 적용성을 검토하였으며, 적용상의 문제점을 도출하였다. 합리적인 비부착 CFRP판 극한응력 해석식을 제안하기 위해 부착 CFRP판 긴장재의 평균변형률 개념으로부터 비부착 CFRP판 긴장재의 보강길이와 하중 재하 형태에 따른 순수휨구간 길이가 고려된 확장된 부착감소계수를 제안하였다. 최종 부착감소계수는 기존의 비부착 CFRP판 긴장 보강보에 대한 실험연구 문헌의 실험결과를 이용한 통계적 방법으로 결정되었으며, 제안된 부착감소계수를 포함한 극한응력 해석식에 의해 계산된 값을 실험결과와 비교하여 제안식의 유효성을 검토하였다.

Keywords

References

  1. 박상렬(2004) 외부 프리스트레싱으로 보강된 프리스트레스트 콘크리트 보에서 프리스트레싱 강재의 극한응력. 콘크리트학회 논문집, 한국콘크리트학회, 제16권 5호, pp. 677-686
  2. 박상렬, 양철영, 김창훈(2007) CFRP 긴장재를 이용한 외부 보강 철근콘크리트 보의 극한 휨강도. 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제27권 5A호, pp. 671-679
  3. 박종섭, 박영환, 유영준, 정우태, 강재윤(2005) 부착 또는 비부착된 탄소판으로 긴장 보강한 RC보의 보강성능. 콘크리트학회학술발표회 논문집, 한국콘크리트학회, 제17권 1호, pp. 279-282
  4. 오병환, 유성원(1999) 외부 프리스트레스트 콘크리트 부재의 극한상태에서의 강선응력예측식 제안. 콘크리트학회 논문집, 한국콘크리트학회, 제11권 6호, pp. 13-24
  5. 박영환 등(2006) Bridge200 노후 교량의 성능향상 기술 개발. 최종보고서, 건기연 2006-082, 한국건설기술연구원
  6. ACI committee 440 (2004) Prestressing concrete structure with FRP tendons, American Concrete Institute, ACI 440.4R-04
  7. El-Hacha, R., Wight, R.G., and Green, M.F. (2004) Prestressed Carbon Fiber Reinforced Polymer Sheets for Strengthening Concrete Beams at Room and Low Temperatures. Journal of Composites for Construction, ASCE, Vol. 8, No. 1., pp. 3-13 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2004)8:1(3)
  8. Garden, H.N., and Hollaway, L.C. (1998) An experimental study of the failure modes of reinforced concrete beams strengthened with pre-stressed carbon composite plates. Composites Part B, ELSEVIER, pp. 411-424
  9. Ghallab, A. and Beeby, A.W. (2005) Factors affecting the external prestressing stress in externally strengthened prestressed concrete beams. Cement and Concrete Composites, Vol. 27, Issues 9-10, pp. 945-957 https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2005.05.003
  10. Harajli, M.H. (1990). Effect of span-depth ratio on the ultimate steel stress in unbonded prestressed concrete members. ACI Structural Journal, Vol. 87, No. 3, pp. 205-312
  11. Naaman, A.E. and Alkhairi, F.M. (1991) Stress at ultimate in unbonded posttensioning tendon. Part 2- Proposed methodology. ACI Structural Journal, Vol. 88, pp. 683-692
  12. Ng, C.K. (2003) Tendon stress and flexural strength of externally prestressed beams. ACI Structural Journal, 1005, pp. 644-653
  13. Park, R., and Paulay, T. (1975) Reinforced Concrete Structures, John Wiley and Sons, Inc., New York, NY
  14. Rosenboom, O.A. (2006) Behavior Of Frp Repair/Strengthening Systems For Prestressed Concrete, Ph.D. Dissertation, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, USA
  15. Smith, S.T. and Teng, J.G. (2001) Interfacial stresses in plated beams. J. of Engineering Structures, ASCE, Vol. 23, pp. 857-871 https://doi.org/10.1016/S0141-0296(00)00090-0
  16. Tan, K. and Ng, C. (1997) Effects of deviator and tendon configuration on behaviour of externally prestressed beams. ACI Structural Journal, Vol. 99, pp. 13-22
  17. Virlogeux, M. (1982) External prestressing. IABSE Proceeding, International Association for Bridge and Structural Engineering, P-62/82, Switzerland, pp. 101-108
  18. Wu, Z., Matsuzaki, T., Yokoyama, K., and Kanda, T. (1999) Retrofitting method for reinforced concrete structures with externally prestressed carbon fiber sheets. Proc., 4th Int. Symp. on Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Reinforced Concrete Structures (FRPRCS-4), ACI SP-188, American Concrete Institute, Detroit, pp. 751-765