RC 보의 충격저항성능 향상을 위한 강섬유 및 CFRP Sheet의 보강 효과

Abstract

본 연구에서는 CFRP sheet 및 강섬유로 보강한 RC보의 충격하중 실험을 유한요소 프로그램으로 모사함으로써 각 보강방법이 충격저항성능 향상에 미치는 영향을 해석적 분석을 통해 알아보았다. RC 보의 동적거동을 효과적으로 분석하기 위해 명시적(Explicit) 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하였으며, RC 보에 가해지는 충격에너지가 단계적으로 증가할 때, RC 보의 에너지 흡수 성능 및 소성변형률 양상을 확인하였다. 해석 결과, CFRP sheet와 강섬유가 보강된 경우, 일반콘크리트 부재에 비해 에너지 흡수율이 급격히 증가했다. 소성변형률 양상을 분석한 결과, CFRP sheet 및 강섬유로 보강된 경우 그렇지 않은 경우에 비해 상대적으로 넓은 부분에 에너지를 분산시킴으로써 국부적으로 에너지가 집중되는 현상을 완화시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 소성변형률 양상을 통해 각 부재의 Shear-Plug 균열 형태를 파악하고, 기존의 연구 결과와 비교하였다. In this study, a numerical analysis to investigate the effect of each reinforcing method on the impact resistance was performed by simulating the impact loading test of the RC beams strengthened with CFRP sheets and steel fibers using the finite element analysis program. LS-DYNA, which is the explicit finite element analysis program, was used to analyze the dynamic behavior of RC beams effectively. The energy absorption capacity and plastic strain aspect of RC beams were estimated as the applied impact energy increases step by step. Analysis results indicate that the absorbed energy rates of specimens strengthened with CFRP sheets and steel fibers were higher than those of other specimens. According to the evaluation result of plastic strain aspect, the those concentration was relieved by the dispersion of the impact energy due to the strengthening effects of CFRP sheets and steel fibers. In addition, the tendency of Shear-Plug crack for each specimen was similar to the experimental result of the previous study.