KDS 설계기준 245005 GFRP 보강근용 콘크리트교 설계기준

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KDS_GFRP 보강근용 콘크리트교 설계기준
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GFRP 보강근 적용 콘크리트 구조물 설계 기준

1. 일반사항

1.1 목적

  • GFRP 보강근을 사용하여 도로교량의 콘크리트 바닥판, 콘크리트 방호울타리 등 휨 지배 구조물을 설계할 때 필요한 원칙과 최소 요구 조건을 규정합니다.

1.2 적용범위

  • 도로교량의 콘크리트 바닥판, 콘크리트 방호울타리 등 휨 지배 구조물에 GFRP 보강근을 적용하는 경우 적용합니다.
  • 본 기준에 명시되지 않은 사항은 1.3.2 참고기준을 따릅니다.
  • 1.2 (1)에 명시되지 않은 콘크리트 구조물에 GFRP 보강근을 적용할 경우, 조사 연구 및 시험을 통해 경제성, 품질, 내구성, 구조적 안전성 등을 확인하고 발주자의 승인을 받아 적용해야 합니다.

1.3 참고기준

1.3.1 관련법규
  • 도로안전시설 설치 및 관리지침
1.3.2 참고기준
  • KCS 24 50 05 GFRP 보강근용 콘크리트교 공사
  • KDS 14 20 01 콘크리트구조 설계(강도설계법) 일반사항
  • KDS 14 20 30 콘크리트구조 사용성 설계기준
  • KDS 14 20 50 콘크리트구조 철근상세 설계기준
  • KDS 14 20 52 콘크리트구조 정착 및 이음 설계기준
  • KDS 24 10 11 교량설계 일반사항(한계상태설계법)
  • KDS 24 12 11 교량설계 하중조합(한계상태설계법)
  • KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)
  • KS B ISO 3611 제품의 형상 명세(GPS) – 치수 측정장비: 외측 마이크로미터 – 설계 및 계측 특성
  • KS B ISO 13385-1 제품의 형상 명세(GPS) – 치수 측정기 – 제1부: 캘리퍼스-설계 및 계측 특성
  • KS D 3504 철근 콘크리트용 봉강
  • KS F ISO 10406-1 콘크리트용 섬유강화폴리머(FRP) 보강재 – 시험방법 – 제1부: FRP 보강근 및 격자
  • KS M ISO 1172 유리섬유 강화 플라스틱 – 프리프레그, 성형 콤파운드, 적층판 – 유리섬유 및 무기 충전제의 함량의 측정 – 연소법
  • KS M ISO 14127 탄소 섬유 강화 복합 재료 – 수지, 섬유, 공극률의 측정

1.4 용어의 정의

  • GFRP(Glass Fiber-Reinforced Polymer) 보강근: 콘크리트를 보강하기 위해 콘크리트 내부에 배치되는 이형의 봉상으로 된 유리가 함유된 섬유강화폴리머 보강재
  • 극한한계상태(ultimate limit state): 설계 수명 동안 강도, 안정성 등 붕괴 또는 이와 유사한 형태의 구조적인 파괴에 대한 한계상태
  • 건조수축(drying shrinkage): 콘크리트는 수분을 흡수하면 팽창하고 건조하면 수축하는데, 이와 같이 콘크리트 공극 내 수분이 건조되어서 콘크리트가 수축하는 현상
  • 극단상황한계상태(extreme event limit state): 교량의 설계 수명을 초과하는 재현주기를 갖는 지진, 유빙 하중, 차량과 선박의 충돌 등 돌발적 상황과 관련한 한계상태
  • 묻힘길이(embedment length): 보강근의 뽑힘을 방지하기 위하여 위험 단면부터 연장된 보강의 연장 길이
  • 발주자: 교량에 대한 관할권을 가진 개인 또는 기관
  • 배력보강근(distribution reinforcement): 하중을 분산시키거나 균열을 제어할 목적으로 주보강근과 직각 또는 직각과 가까운 방향으로 배치한 보조용 GFRP 보강근
  • 사용하중(service load): 하중계수를 적용하지 않은 하중으로 작용하중이라고도 함
  • 사용한계상태(serviceability limit state): 구조물(또는 구조 부재)이 균열, 처짐, 진동 등에 대한 사용성능 요구 조건을 더 이상 만족시킬 수 없는 상태
  • 수축·온도 보강근(shrinkage and temperature reinforcement): 수축 또는 온도변화에 의하여 콘크리트에 발생하는 균열을 방지하기 위한 목적으로 배치되는 GFRP 보강근
  • 스터럽(stirrup): 보의 주보강근을 둘러싸고 이에 직각 또는 경사지게 배치한 복부보강근으로서 전단력 및 비틀림 모멘트에 저항하도록 배치한 GFRP 보강근
  • 콘크리트 압축 지배 단면(compression-controlled section): 공칭 강도에서 최외단 GFRP 보강근의 순 인장 변형률이 극한 인장 변형률 이하인 단면
  • 2방향 슬래브(two-way slab): 직교하는 두 방향 휨 모멘트를 전달하기 위하여 GFRP 보강근이 배치된 슬래브
  • 저항계수(resistance factors): 부재나 재료의 공칭값에 곱하는 통계 기반 계수이며, 일차적으로 재료와 치수 및 시공의 변동성과 저항 모델의 불확실성을 고려하기 위한 계수
  • 전단보강근(shear reinforcement): 전단력에 저항하도록 배치한 GFRP 보강근
  • 정착길이(development length): 위험 단면에서 보강근의 소요 인장 강도를 발휘하는 데 필요한 최소 묻힘 길이
  • GFRP 보강근 인장 지배 단면(tension-controlled section): 공칭 강도에서 최외단 GFRP 보강근의 순 인장 변형률이 극한 인장 변형률인 단면
  • 크리프 파괴(creep rupture): GFRP 보강근이 지속 하중 하에서 일정한 지속 시간이 지난 후 급작스럽게 파괴되는 현상
  • 콘크리트 바닥판: 교량의 지지 요소 중 차량 윤하중을 지지하거나 분배시키는 판 부재
  • 피복 두께(cover thickness): GFRP 보강근 콘크리트 단면에서 최외측의 GFRP 보강근과 콘크리트 부재 표면까지의 최단 거리
  • 하중조합(load combination): 구조물 또는 부재에 동시에 작용할 수 있는 각종 하중의 조합
  • 한계상태(limit state): 교량 또는 구성 요소가 사용성, 안전성, 내구성의 설계 규정을 만족하는 최소한의 상태로서, 이 상태를 벗어나면 관련 성능을 만족하지 못하는 한계

1.5 기호의 정의

  • : 등가 직사각형 응력 블록의 깊이, mm
  • : GFRP 보강근 단면적, mm2
  • : GFRP 보강근 한 개의 단면적, mm2
  • : 균열 시 취성적인 휨 파괴 방지를 위한 최소 GFRP 보강 단면적, mm2
  • : 간격 내의 GFRP 전단 보강근의 전체 단면적, mm2
  • : 간격 내의 GFRP 전단 보강근의 최소 단면적, mm2
  • : 부재의 압축면의 유효 폭, mm
  • : 슬래브와 기초판에서 2방향 전단에 대한 위험 단면의 둘레, mm
  • : 부재의 복부 폭, mm
  • : 균형 상태에서 압축 연단부로부터 중립축까지의 거리, mm
  • : 피복 두께, mm
  • : 인장 보강근의 중심간 간격의 1/2 또는 보강근 중심에서 가장 가까운 콘크리트 외측까지의 거리, mm
  • : 부착 감소계수
  • : 다양한 GFRP 보강근 종류 및 노출 환경에 따른 환경 감소계수
  • : 보의 유효 깊이, mm
  • : GFRP 보강근의 공칭 지름, mm
  • : 최대 인장 연단에서 이 연단에 가장 가까이 놓여있는 인장 보강근 중심까지의 콘크리트 피복 두께, mm
  • : 콘크리트 탄성 계수, MPa
  • : GFRP 보강근 탄성 계수(최소 5개 이상의 시편에 대해 시험을 한 평균값()으로 정하며, 최소 45GPa 이상), MPa
  • : 철근 탄성 계수, MPa
  • : 콘크리트에 매립된 GFRP 스터럽 시험체의 파괴 시 최대 하중, N
  • : 콘크리트 설계 기준 압축 강도, MPa
  • : 압축단 콘크리트 변형률이 극한 변형률에 도달할 때 GFRP 보강근의 인장 응력, MPa
  • : GFRP 보강근 굽힘부 설계 인장 강도, MPa
  • : 직선형 GFRP 보강근의 정착 응력, MPa
  • : 요구되는 보강근 응력, MPa
  • : 사용 하중 하에서의 GFRP 보강근 응력, MPa
  • : 지속 하중 하에서의 GFRP 보강근 응력, MPa
  • : 피로 하중 하에서의 GFRP 보강근 응력, MPa
  • : GFRP 보강근 설계 인장 강도(환경 감소 계수가 적용된 인장 강도), MPa
  • : GFRP 보강근 보장 인장 강도(제작자가 제공하는 최소 5개 이상의 시편에 대한 인장 강도 시험값 중 최소값 또는 KCS 24 50 05 (표 2.1-2)의 값 적용), MPa
  • : GFRP 보강근 인장 시험편의 평균 인장 강도, MPa
  • : 전단 설계를 위한 GFRP 보강근의 인장 강도(설계 인장 강도 , GFRP 스터럽의 굽힘부 강도 , 또는 0.004에 상응하는 응력 중 최소값), MPa
  • : 품질 및 성능 인장 특성 시험을 통한 극한 인장 강도, MPa
  • : GFRP 스터럽 휨 응력, MPa
  • : 균열 단면의 단면 2차 모멘트, mm4
  • : 유효 단면 2차 모멘트, mm4
  • : 보강근을 무시한 콘크리트 전체 단면의 중심축에 대한 단면 2차 모멘트, mm4
  • : 압축단으로부터 중립축과 인장 보강근 중심과의 거리 비
  • : 부재의 길이, m
  • : 받침부에서 그 중심선을 지난 묻힘 길이 또는 변곡점을 지난 묻힘 길이. 변곡점의 경우 부재의 유효 깊이와 12 중에서 큰 값, mm
  • : 위험 단면으로부터 갈고리 위측 단부까지 거리로 나타낸 인장을 받는 표준 갈고리의 정착 길이(위험 단면과 갈고리 시작점 사이의 직선 묻힘 길이 + 굽힘 내면 반지름 + GFRP 보강근 공칭 지름), mm
  • : 정착 길이, mm
  • : 보강근 묻힘 길이, mm
  • : GFRP 보강근 갈고리의 꼬리 길이, mm
  • : 처짐을 계산할 때 사용 하중 조건에 대응하는 부재의 휨 모멘트, N·mm
  • : 외력에 의해 단면에서 휨 균열을 일으키는 휨 모멘트, N·mm
  • : 단면의 공칭 휨 모멘트, N·mm
  • : 계수 휨 저항 모멘트, N·mm
  • : 지속 하중에 의한 모멘트, N·mm
  • : 피로 하중에 의한 모멘트, N·mm
  • : GFRP 보강근 탄성 계수와 콘크리트 탄성 계수와의 비
  • : GFRP 보강근 자체 굽힘 인장 시험에서 가해지는 파괴 시 최대 하중, N
  • : GFRP 보강근의 내부 굽힘 반지름, mm
  • : GFRP 보강근의 굽힘에 의한 감소 인장 강도, MPa
  • : 부재 축 방향 보강근과 평행한 방향의 GFRP 스터럽 간격, mm
  • : 휨 균열 제어를 위한 최대 허용 중심간 보강근 간격, mm
  • : GFRP 보강근의 표면에 작용하는 평균 부착 응력, MPa
  • : 콘크리트에 의한 단면의 공칭 전단 저항, N
  • : GFRP 스터럽에 의한 단면의 공칭 전단 저항, N
  • : 단면의 공칭 전단 저항, N
  • : 단면의 계수 전단 저항, N
  • : 계수 전단력, N
  • : 보강근을 무시한 전체 단면적의 중심축에서 인장측 연단까지 거리, mm
  • : 상단 보강근 위치 보정 계수
  • : 등가 직사각형 응력 블록의 평균 응력 비
  • : 중립축에서부터 최대 인장 연단까지 거리와 중립축에서부터 인장 보강근 중심까지 거리의 비
  • : 등가 직사각형 응력 블록과 관계된 계수(28 MPa의 콘크리트 압축 강도까지는 0.85 사용. 28 MPa을 초과하는 강도의 경우 7 MPa당 0.05를 차감함. 어떠한 경우도 0.65보다 작을 수 없음)
  • : 지속 하중 하에서 크리프와 건조 수축에 의한 장기 처짐, mm
  • : 지속 하중에 의한 즉시 처짐, mm
  • : 콘크리트의 극한 변형률
  • : GFRP 보강근의 극한 인장 변형률
  • : GFRP 보강근의 설계 파괴 변형률
  • : GFRP 보강근의 보장 파괴 변형률
  • : 저항 계수
  • : 처짐을 계산할 때 부재 길이 방향의 강성 변화를 고려하는 계수
  • : 경량 콘크리트 계수
  • : 수정 압축장 이론에서 콘크리트 스트럿의 경사각, °
  • : 경사 스터럽 또는 나선형 보강근의 경사각, °
  • : GFRP 보강근의 보강 비
  • : 온도 및 수축 GFRP 보강근의 보강 비
  • : 균형 단면 GFRP 보강근의 보강 비
  • : 지속 하중에 대한 시간 경과 계수
  • : 콘크리트 부재의 최대 허용 균열 폭, mm
  • : 굽힘에 의한 스터럽의 강도 감소 비

2. 조사 및 계획

(내용 없음)

3. 재료

3.1 재료 일반

  • 본 기준에 적용되는 GFRP 보강근은 직선 및 굽힘부 모두 연속 섬유와 열경화성 수지를 사용하여 이형의 봉상으로 공장 제작해야 합니다.
  • GFRP 보강근의 내화학성 및 내구성을 확보하기 위해 비닐 에스터 또는 에폭시 수지만을 사용해야 합니다. 또한, 충전재 또는 첨가제가 사용되는 경우 그 양은 수지 중량의 20%를 넘지 않아야 합니다.
  • GFRP 보강근에 사용되는 수지의 유리 전이 온도는 100℃ 이상이어야 합니다.
  • 유리 섬유는 내부식성을 갖는 무붕소 유리 섬유(E-CR) 계열을 사용해야 합니다.

3.2 재료 특성

3.2.1 물리적 특성
3.2.1.1 섬유 함유량
  • 직선 GFRP 보강근의 섬유 함유량은 중량 비율로 75% 이상이어야 하며, 굽힘이 필요한 보강근은 중량 비율을 최소 70%로 해야 합니다. 어떤 경우에도 밀도는 1,900~2,200 (kg/㎥)이어야 합니다.
  • GFRP 보강근 섬유 함유량은 한국산업표준(KS M ISO 1172)에 따라 측정합니다.
3.2.1.2 치수
  • GFRP 보강근 치수는 한국산업표준(KS)에 규정된 봉강의 공칭 지름, 공칭 단면적을 따르되, 본 기준은 공칭 지름 10mm 이상 32mm 이하에 적용합니다.
  • GFRP 보강근의 공칭 단면적, 공칭 지름은 한국산업표준(KS F ISO 10406-1)의 규정에 따릅니다.
3.2.2 역학적 특성
3.2.2.1 인장 강도와 탄성 계수
  • GFRP 보강근은 파단 시까지 선형 탄성 재료로 가정합니다.
  • GFRP 보강근 제작자는 2개월마다 한국산업표준(KS F ISO 10406-1)에서 제시한 GFRP 보강근 인장 특성 시험을 실시하고, 측정된 인장 강도와 탄성 계수에 대한 기록을 유지·보관해야 하며, 사용자가 요구할 때 관련 기록을 제시해야 합니다.
  • 인장 특성 시험을 통해 보장 인장 강도 를 구하되, 최소 5개 이상의 시편에 대해 시험을 하여 최소 인장 강도 값을 기준으로 정합니다.
  • 인장 특성 시험을 통해 구한 GFRP 보강근 탄성 계수는 45GPa 이상이어야 합니다.
  • 필요한 경우 GFRP 보강근의 극한 변형률은 선형 탄성 가정을 통해 유도할 수 있습니다.
3.2.2.2 굽힘 강도
  • 본 절의 굽힘 강도는 시험체 성능 규명을 위한 인장 강도입니다.
  • GFRP 보강근 자체 굽힘부의 인장 특성은 굽힘 반지름에 의한 감소 인장 강도 를 산출하게 되며, 식 (3.2-1)에 따라 감소된 인장 강도를 계산합니다. (3.2-1)
    여기서, 는 시편의 최대 하중(N), 는 GFRP 보강근 시편 1개의 단면적(mm2)입니다.
  • 콘크리트에 묻힌 GFRP 스터럽의 굽힘부 내면 반지름 및 굽힘부에서 굽힘 길이를 제외한 나머지 구간은 비부착 구간으로 설정하여 굽힘부에 대한 성능만을 평가합니다. 식 (3.2-2)를 통해 스터럽의 휨 응력 를 산출하고, 식 (3.2-3)을 적용하여 극한 강도와 비교한 강도 감소 비로 평가합니다. (3.2-2) (3.2-3)
    여기서, 는 콘크리트에 묻힌 GFRP 스터럽 시험체의 파괴 시 최대 하중(N), 는 GFRP 보강근 시편 1개의 단면적(mm2), 는 3.3절에 따른 인장 특성 시험을 통한 극한 인장 강도(MPa), 그리고 는 굽힘에 의한 강도 감소 비입니다.
3.2.2.3 부착 강도
  • GFRP 보강근과 콘크리트와의 인발 부착 강도는 KS F ISO 10406-1에 따라 구합니다.
  • GFRP 보강근은 콘크리트와의 부착 성능이 확보되도록 제작해야 합니다. 콘크리트에 사용되는 GFRP 보강근의 인발 부착 강도는 10 MPa 이상을 확보해야 합니다.
3.2.2.4 온도 팽창 계수
  • GFRP 보강근의 종방향 온도 팽창 계수는 6.0~10.0(×10-6/℃) 범위이어야 합니다.
3.2.3 설계 인장 강도와 변형률
  • 제작자가 제시하는 GFRP 보강근 보장 인장 강도 등의 재료의 물성은 노출된 환경에서의 장기적 영향을 반영하여 GFRP 보강근의 설계 인장 강도는 식 (3.2-4)의 환경 감소 계수를 적용해야 합니다. (3.2-4)
    여기서, 는 설계 인장 강도, 는 보장 인장 강도, 그리고 는 환경 감소 계수입니다.
  • 설계 파괴 변형률은 식 (3.2-5)로 산정합니다. (3.2-5)
    여기서, 는 GFRP 보강근의 설계 파괴 변형률, 그리고 는 GFRP 보강근의 보장 파괴 변형률로서 보장 인장 강도에 부합되는 변형률입니다.
  • 설계 탄성 계수는 3.2.2.1(4) 또는 제작자가 제시하는 값을 적용할 수 있습니다.
  • 환경 감소 계수 는 콘크리트 구조물의 노출 환경에 따라 표 3.2-1의 값을 표준으로 합니다. 표 3.2-1 환경 감소 계수() | 노출 조건 | 환경 감소 계수 | |—|—| | 옥내 또는 흙에 접하지 않는 콘크리트 | 0.8 | | 옥외 또는 흙에 접하는 콘크리트 | 0.7 |
  • GFRP 보강근을 굽힘 가공하는 경우 직선형에 비하여 설계 인장 강도는 감소하며, 식 (3.2-6)으로 산정합니다. (3.2-6)
    여기서, 는 GFRP 보강근의 굽힘부 설계 인장 강도, 는 GFRP 보강근 설계 인장 강도, 는 GFRP 보강근 내부 굽힘 반지름, 그리고 는 GFRP 보강근의 공칭 지름입니다.

3.3 품질 및 성능 시험

  • GFRP 보강근의 품질 및 성능 시험은 KCS 24 50 05 (표 2.4-1)에 따릅니다.

4. 한계상태 및 설계 일반

4.1 공통 적용 사항

  • GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재는 공용 기간 동안의 모든 단계에서 사용성, 피로, 크리프 파괴, 극한 및 극단 상황 한계상태에 대한 요구 사항을 만족할 수 있도록 설계되어야 합니다.
  • GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 교량의 설계에서 사용되는 하중 계수 및 조합은 KDS 24 12 11 (표 4.1-1)에 따릅니다.

4.2 사용 한계상태

  • 사용 한계상태에서의 콘크리트 응력, 균열 및 처짐 검토는 4.2 (2), 5.5.2, 5.5.3을 따릅니다.
  • 콘크리트의 압축 응력 제한을 위하여 KDS 24 12 11 (표 4.1-1)에 규정된 사용 한계상태 하중 조합 I에 대한 콘크리트의 지속 압축 응력이 를 초과하지 않아야 합니다. 단, 활하중 계수는 1.0에서 0.2로 감소시키되 발주자의 특별한 요청이 있는 경우 그에 따릅니다.

4.3 크리프 파괴 한계상태

  • GFRP 보강 부재의 크리프 파괴를 방지하기 위하여, 반복 응력 및 피로 조건에 대한 응력 수준을 부재의 탄성 범위 이내로 제한해야 하며, 응력은 탄성 해석을 통해 산정할 수 있습니다.
  • 크리프 파괴에 대한 응력 제한을 위하여 지속 하중 하에서의 GFRP 보강근 응력 는 식 (4.3-1)을 만족해야 합니다. 단, KDS 24 12 11 (표 4.1-1)의 사용 한계상태 하중 조합 I을 따르며 활하중 계수는 1.0에서 0.2로 감소시키되 발주자의 특별한 요청이 있는 경우 그에 따릅니다. (4.3-1) 여기서, (4.3-2)
    이고, 는 GFRP 보강근 탄성 계수와 콘크리트 탄성 계수와의 비(), 는 보의 유효 깊이, 는 지속 하중에 의한 모멘트, 균열 단면의 단면 2차 모멘트 과 는 식 (4.3-3) 및 (4.3-4)를 사용하여 산정합니다. (4.3-3) (4.3-4) 여기서, 는 GFRP 보강근 단면적, 는 부재의 압축면의 유효 폭, 는 유효 깊이, 는 압축단으로부터 중립축과 인장 보강근 중심과의 거리 비, 그리고 는 GFRP 보강근의 보강 비()입니다.

4.4 피로 한계상태

  • 피로 파괴에 대한 응력 제한을 위하여 피로 하중 하에서의 GFRP 보강근 응력 는 식 (4.4-1)을 만족해야 합니다. 단, KDS 24 12 11 (표 4.1-1)에 규정된 사용 한계상태 하중 조합 I의 고정 하중과 피로 한계상태 하중 조합의 계수 활하중으로 산정합니다. (4.4-1) 여기서, (4.4-2)
    이고, 는 KDS 24 12 11 (표 4.1-1)에 규정된 사용 한계상태 하중 조합 I의 고정 하중과 피로 한계상태 하중 조합의 계수 활하중에 의한 모멘트입니다.

4.5 극한 한계상태

  • 극한 한계상태는 통계적으로 중요하다고 규정한 하중 조합에 대하여 강도와 안전성을 확보하는 것으로 저항 계수는 4.5 (3)을 따릅니다.
  • 압축 및 인장 지배 보강 콘크리트 단면의 휨에 대한 저항 계수 는 식 (4.5-1)을 만족하도록 산정해야 합니다. (4.5-1) 여기서, 는 GFRP 보강근의 극한 인장 변형률입니다.
  • 휨 이외의 저항 계수는 전단과 비틀림에 대하여 0.75, 콘크리트 지압에 대하여 0.70, 스트럿-타이 모델의 압축에 대하여 0.70, 그리고 스트럿-타이 모델의 인장에 대하여 0.55를 각각 적용합니다.

4.6 극단 상황 한계상태

  • 극단 상황 한계상태 하중 조합은 KDS 24 12 11 (표 4.1-1)에 따르며, 저항 계수는 4.5 (2) 및 4.5 (3)을 따릅니다.

5. 휨 부재

5.1 설계 가정

  • 콘크리트와 GFRP 보강근의 변형률은 중립축으로부터 떨어진 거리에 선형적으로 비례합니다. 즉, 하중 재하 이후에도 단면은 하중 재하 전의 평면을 유지합니다.
  • 콘크리트의 최대 압축 변형률은 0.003이며 콘크리트의 인장 강도는 무시합니다.
  • GFRP 보강근의 인장은 파괴될 때까지 선형적으로 탄성 거동합니다.
  • 콘크리트와 GFRP 보강근은 완전하게 부착되어 일체로 거동합니다.

5.2 GFRP 보강근의 공칭 휨 저항

  • 구조물의 파괴가 GFRP 보강근 파열에 의해 유발된 경우 보강근 응력은 설계 인장 강도 이며, 콘크리트의 파쇄로 유발된 경우에는 GFRP 보강근의 유효 강도 는 식 (5.2-1)을 만족해야 합니다. (5.2-1) 여기서, 는 콘크리트의 극한 변형률, 은 등가 직사각형 응력 블록과 관계된 계수, 그리고, 는 콘크리트 설계 기준 압축 강도입니다.

5.3 설계 휨 저항

  • 설계 휨 저항은 공칭 휨 모멘트 에 식 (4.5-1)에서 제시한 저항 계수 를 곱한 값으로 정의되며, 외력에 의한 저항 모멘트 은 식 (5.3-1)과 같이 계산합니다. (5.3-1)
  • 직사각형 단면에 대하여 인 경우 한계상태는 콘크리트의 압축 파괴로 유발되며, 공칭 휨 저항은 식 (5.3-2)를 사용하여 계산합니다. (5.3-2) (5.3-3)
  • 인 경우 한계상태는 GFRP 보강근 인장 파열로 유발되며, 식 (5.3-4)를 사용하여 공칭 휨 저항을 계산합니다. (5.3-4) (5.3-5)

5.4 최소 보강근량

  • 에 대하여 GFRP 보강 휨 부재는 식 (5.4-1)에서 제시하는 최소 보강량 이상 배근되어야 합니다. (5.4-1)
  • 다만 모든 단면에서 해석에 의해 요구되는 GFRP 보강근량보다 1/3 이상 보강근이 더 배치된 경우에는 최소 보강근량 기준을 적용하지 않아도 됩니다.

5.5 사용성

5.5.1 사용성 검토 일반
  • GFRP 보강근의 사용성 검토 항목은 균열, 처짐, 그리고 응력 제한입니다.
  • GFRP 보강근은 철근에 비하여 우수한 내부식성을 가지므로 허용 균열 폭은 철근에 비하여 더 크게 산정될 수 있습니다.
5.5.2 균열
  • 액체 유입으로 인한 구조물의 성능 제한 방지와 외관상 수용할 수 없을 정도의 균열 폭은 제한되어야 합니다.
  • 균열에 대한 안전성을 확보하기 위하여 KDS 24 12 11 (표 4.1-1)에 규정된 사용 한계상태 하중 조합 I 적용 시 허용 균열 폭은 0.7mm로 제한합니다. 단 발주자가 특별히 지정하는 경우 허용 균열 폭을 변경할 수 있습니다.
  • GFRP로 보강된 콘크리트 보 또는 일방향 슬래브에 대한 사용 하중 상태에서의 인장면에 가장 가까운 보강근의 최대 배치 간격은 식 (5.5-1)을 만족해야 합니다. (5.5-1)
  • 사용 한계상태에서 GFRP 보강근은 식 (5.5-1)의 최대 배
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