격자형 CFRP 보강재를 활용한 인장강화효과의 실험 및 해석적 연구

Abstract

본 연구는 격자형 CFRP로 보강된 콘크리트 부재의 직접 인장 하중 하 인장강화 거동을 규명하고자, 콘크리트 압축강도(C30, C60) 와 횡방향 격자 간격(0 mm, 100 mm)을 변수로 설정하여 직접 인장시험을 수행하였다. CFRP와 콘크리트 계면의 부착 거동을 모사하기 위해Cohesive Zone Model(CZM)을 적용한 3차원 유한 요소 해석(ABAQUS/Explicit)을 병행하였다. 실험 결과 모든 시험체는 탄성, 균열 발달, 잔류인장의 3단계 거동을 보였으며, 횡방향 격자는 평균 균열 간격을 감소시켜 균열을 분산시키는 효과가 나타났다. 또한 고강도 콘크리트는 초기균열 발생을 지연시키는 것으로 확인되었다. Eurocode 2 제안식은 전체 응력–변형률 곡선을 비교적 정확히 재현하였으나 초기 균열 변형률을과대평가하였고, 유한 요소 해석 결과는 균열 발생, 진전 및 내부 응력 재분배를 정밀하게 모사하여 실험과 유사한 균열 패턴과 간격을 예측하였다. 본 연구는 격자형 CFRP 보강 콘크리트의 균열 제어 성능과 설계 적용성을 제시함으로써 내구성 중심의 설계 지침 마련에 기초 자료를 제공한다.