GFRP 보강근의 특징과 설계 시공 지침

GFRP 보강근이란

GFRP 보강근은 철근 대신 콘크리트 속에 넣는 유리섬유 막대다.

유리섬유 가닥을 수지로 함침해 인발 성형한 봉 형태의 보강재다.

녹이 슬지 않아 해안 구조물이나 제설염을 뿌리는 교량 바닥판에 검토된다.

철근과 물성이 크게 달라 설계 방식도 바뀐다.

선형 탄성 파단

GFRP는 철근과 달리 항복점이 없는 선형 탄성 재료다.

하중이 늘면 인장강도에 도달할 때까지 직선으로 응력이 증가한다.

그 직후 취성 파괴하므로 철근처럼 항복 후 연성 변형으로 경고하지 않는다.

그래서 과보강으로 콘크리트 압괴가 나오지 않도록 파괴 모드를 먼저 확인한다.

철근과 비교

앞 문제의 정답은 '갖지 않는다'다. GFRP는 파단까지 선형으로 거동한다.

철근은 항복 후 변형이 커서 사용성을 확보하기 쉽다.

GFRP는 인장강도는 높지만 탄성계수에 따라 처짐과 균열 폭이 달라진다.

염화물 환경에서는 부식이 없어 해안 구조물에서 강점을 가진다.

설계 절차

설계는 재료 시험으로 인장강도, 탄성계수, 부착강도를 확보하며 시작한다.

설계강도는 공칭강도에 환경계수를 곱해 정한다.

다음으로 휨 검토에서 균형보강 여부를 판정하고, 지배 파괴 모드를 정한다.

이어서 처짐과 균열 폭을 확인하고, 정착과 이음 길이를 부착 조건에 따라 산정한다.

마지막으로 절단·굽힘 제한, 절단면 밀봉, 콘크리트 다짐을 점검한다.

정리

정리하면 GFRP 보강근은 다섯 가지를 기억하면 된다.

탄성계수는 제품 시험값으로 확인하고 처짐을 검토한다.

부착과 정착은 표면 형상과 횡보강근 간격의 영향을 받는다.

압축 강도가 낮아 기둥 같은 압축부재는 별도 검토가 필요하다.

염화물 환경에 강하지만 피복 확보는 여전히 필요하다.