유리섬유 강화복합재료를 활용한 H형 강재의 보수 및 보강에 관한 연구
A Study of Repair and Strengthening Technique for H-Shaped Steel Girder Structure by using Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP)
- 주제(키워드) H형강 , 조밀단면 , 유리섬유강화 복합재료 , 보수 및 보강효과 , Plate , H section steel , Compact Section , GFRP , Plate Reinforced of effect
- 발행기관 江陵大學校 産業大學院
- 지도교수 鄭雨泳
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 土木工學科
- 원문페이지 xii, 66 p.
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 연구는 합성교량의 재료, 시공, 환경, 온도, 구조, 사용성 등 여러 요인으로부터의 손상 시 발생되는 거더(H 형강) 인장측 부분의 보수 및 보강에 이용되는 유리섬유강화 복합재료(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 형상에 관한 연구이다. 이를 위하여 조밀단면(Compact Section)의 범위 내에 적용되는 가장 작은 사이즈의 H형강을 이용, FRP 보강재(Plate) 의 접착부위(웹 및 플랜지) 및 접착방법(볼트 및 본드) 과 보강재의 겹 수 (1∼5겹)를 실험 변수로 하여 FRP 보강 H형강의 보수 및 보강의 효과에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 Barker 와 Puckett 등이 규정한 조밀단면의 설계식을 이용하여 좌굴이 발생치 않는 H형강의 단면을 결정하였고, 기존의 Plate형 보강재를 이용하여 조밀단면의 H형강 에 대한 보수 및 보강의 효과를 조사하였다. 본 연구 결과 휨 거동 실험을 통하여 H형강의 위치와 보강재의 겹 수를 달리한 휨강성을 비교, 위치별 보강으로는 휨강성에 큰 효과를 보지못하였지만, 보강재의 겹 수를 증가시킬수록 보수 및 보강의 효과가 있는 것으로 확인 되었다. 하지만 H형강의 강성이 보강재의 강성을 많이 상회하 기 때문에 보강 효과는 미미하게 나타났다. 본 실험에서 사용된 유리섬유 가 아닌 탄소섬유를 이용하여 실험을 하였다면, 좀 더 나은 결과를 도출할 수 있었을 것이라 사료된다. 해석적 연구에서는 위 보강재의 유리섬유가 아닌 보다 강성이 뛰어난 탄소섬유로 설정하여 최적 설계를 수행하였으며, 실험적 데이터와의 FRP 형상 보강에 따른 해석적 거동을 비교 및 검토하 였다.
more초록/요약
The research which it sees the material of the synthetic bridge and the damage at the time of from of space-time, environment, temperature, structure and the use characteristic etc. various VIP the girder (H section steel) which occurs is research in about the glass-fiber reinforcement complex material (Glass Fiber Reinforced Polymer and GFRP) form which is used in repair and reinforcement of tension side part. For this it is applied it used the H section steel of the smallest size within scope of dense section and (Compact Section), with adhesion region (web of FRP stiffeners (Plate) and flange) and adhesion method (volt and bond) with experimental variable to do the fold possibility (1∼u5 folds) of the stiffener it accomplished a research in about effect of repair reinforcement of FRP reinforcement H section steels. For this Barker it comes from the research which tries it used the plan of the dense section which Puckett etc. it provides and the buckling occurrence Plate elder brother stiffeners of existing and the effect of repair and reinforcement in about the H section steel of dense section decided the section of the H section steel which is not, it used it investigated. The research result which it sees the conduct experiment bending it led and it differed fold possibility of the stiffener that it has the effect of increase description below recording repair and reinforcement with location by reinforcement it compares the malleability bending, it cannot see the large effect in the malleability bending, but it was confirmed the fold possibility of location and the stiffener of the H section steel and, the reinforcement effect appeared slightly in order for the malleability of the H section steel to exceed the malleability of the stiffener plentifully. It uses the carbon fiber where is not the glass-fiber which is used from the experiment which it sees if it experiments, it becomes feed petty compared to the result which recovers escape the possibility of doing to be. Was not the glass-fiber of the dignity stiffener from interpretation research and it set with the carbon fiber where the malleability which it sees is superior and it accomplished experimental day it sprouts with comparison and it investigated a optimal design, the interpretation conduct which it follows in FRP form reinforcements.
more목차
제 1 장 서 론 = 1
1.1 연구배경 및 목적 = 1
1.2 연구내용 및 방법 = 3
1.3 국내외 연구동향 및 시장성 = 4
1.3.1 국내 연구동향 = 4
1.3.2 국내 토목분야 적용 사례 = 4
1.3.3 국내 H형강에 대한 시장성 = 6
1.3.4 국외 연구동향 = 6
제 2 장 복합재료의 특성 = 9
2.1 복합재료의 정의 및 특징 = 9
2.2 실험에 사용된 복합재료 종류 및 특성 = 12
2.3 하이브리드화에 대한 분류 = 15
2.4 복합재료의 매커니즘(Mechanism) = 16
2.4.1 기본법칙 = 16
2.4.2 파괴 매커니즘 = 20
제 3 장 조밀단면 H형강의 FRP 보강 휨 실험 = 27
3.1 실험방법 및 계획 = 27
3.2 실험 재료 = 29
3.2.1 조밀단면의 H형강 = 29
3.2.2 섬유 및 매트릭스 수지 = 30
3.2.3 실험체 및 보강재 제작 = 33
3.2.4 실험체와 보강재의 접착 = 37
3.3 실험체 설치 및 실험 = 38
제 4 장 실험 결과 및 고찰 = 40
4.1 플랜지와 웹 보강의 하중-처짐 관계 비교 = 40
4.1.1 flange 보강에 대한 실험적 결과 분석 = 41
4.1.2 web 보강에 대한 실험적 결과 분석 = 44
4.2 볼트 접착과 본드 접착의 보강효과 차이 = 48
제 5 장 해석적 연구 = 50
5.1 유한요소법 및 해석과정 = 50
5.2 SAP2000을 이용한 H형강의 보수ㆍ보강의 설계 및 분석 = 52
5.2.1 H형 강재의 해석 모델링 = 52
5.2.2 해석 모델링 결과 분석 = 55
제 6 장 결 론 = 63
참 고 문 헌 = 65
