긴장을 가한 하이 리드 FRP 패 로 보강된 RC보의

유한요소해석

Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Beam Reinforced

with Prestressing Hybrid FRP Panel

황 수 빈* 하 상 수**

Hwang, Soo Bin Ha, Sang Su

ABSTRACT

This study compare experiment result with finite element analysis with using Midas FEA in

order to understand the strengthening effect of reinforced concrete beam reinforced with

prestressing hybrid FRP panel. As a results of this study, the structural behaviors such as

strength, stiffness, and load-displacement curve agree well with the experiment results.

요 약

긴장을 가한 하이 리드 FRP 패 로 보강된 RC보의 보강효과를 악하기 해, Midas FEA를 이

용한 유한요소해석 결과와 실험결과를 비교하 다. 유한요소 해석 결과, 최 강도 하 -변 곡선

과 같은 구조 거동이 실험값과 거의 유사하게 나타났다.

1. 서 론

본 연구는 유한요소해석 로그램인 Midas FEA를 이용하여 긴장을 가한 하이 리드 FRP 패 의

보강효과를 악하는 것이다. 이를 하여 긴장을 가한 하이 리드 FRP 패 로 보강된 실험과 동일한

방법으로 모델링하 으며, 실험에서 얻은 하 -변 곡선과 비교 하 다.

2. 해석 방법

2.1 사용재료의 재료 물성

해석에 사용된 하이 리드 FRP 패 은 표 1에 나타난 바와 같이 탄소섬유+유리섬유를 사용하

으며, 긴장력은 × 에 해당하는 값만큼 가하 다.

실험체명 보강재 보강재 강도 pre-stressing

N25.3MPa 421.9MPa

- - - -

HCG HCG-FRP 850MPa 85.5GPa ×

표 1 사용재료

2.2 비선형 재료 모델

콘크리트의 재료모델은 Total Strain Crack을 사용하 으며 철근의 재료모델은 Von-Mises, 하이

리드 FRP 패 은 Rankine 모델을 사용하 다.

* 회원, 강남 학교, 건축공학과 4학년

** 정회원, 강남 학교 건축공학과교수, 공학박사

한국콘크리트학회 2014 가을 학술대회 논문집 141

2.3 모델링 해석 모델링은 실험체 크기 배근상태, 재료물성, 지지조건, 하 조건 등 실험 연구와 동일한

방법으로 모델링하 다. 그림 1은 모델링의 지지조건 가력 지 을 나타낸 것이고, 그림 2는 모델링의 형상을 나타낸 것이다.

그림 1 모델링 가력 지지 조건 그림 2 RC보 모델링

3. 결과 고찰

다음 그림 1~2와 표2.는 실험 결과와 구조해석의 하 -변 곡선을 비교하여 나타낸 것이다. 해석

결과 최 강도 값은 기 실험체와 보강한 실험체가 각각 7.79%, 1.69% 오차가 나타났으나, 기 강

성은 실험 결과와 해석 결과가 유사하게 나타났다.

그림 3 N 하 -변 곡선 비교 그림 4 HCG 하 -변 곡선 비교 그림 5 모델링 거동 형상

4. 결 론

본 연구에서 실험결과와 해석결과를 비교, 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 실험 결과와 해석 결과의 최 강도 값은 기 실험체는 실험값은 73.1kN, 해석값은 78.8kN으로

5.7kN의 오차(7.79%)가 나타났으며, 보강 실험체는 실험값은 106.6kN, 해석값은 104.8kN 1kN의 오차

(1.69%)가 나타났다.

2) 실험값과 해석값의 강성이나 변 는 유사하게 나타났다.

3) 유한요소해석 로그램을 이용한 비선형 해석을 통해 하이 리드 FRP 패 로 보강된 RC 보의

거동과 보강효과의 측이 가능하 다.

감사의

이 논문은 2012년 산학공동기술사업(C0028961)의 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.

참고문헌

1. 최의환, 황수빈, 하상수, “긴장을 가한 하이 리드 FRP 패 로 보강된 RC 보의 휨 성능”, 한국구조

물진단유지 리공학회 학술박표회 논문집, 제17권, 1호, 2013, pp. 1~4.

2.김 희, 임홍석, “GFRP 단연결재를 이용한 콘크리트 단열 벽체의 FE해석을 통한 구조 거동 분

석”, 한건축학회 추계학숙발표 회논문집, 제 33권, 2호, 2013, pp.1~2

3. MIDAS Information Technology Co., Ltd. "Analysis & Algorithm", pp. 340~341

해석142