CFRP Bar가 표면 매입된 목재 보의 휨 거동에 관한 실험적 연구

국문 초록 (Abstract)

최근 단독주택 수요자들을 대상으로 임업연구원에서 주관한 주택구조에 대한 선호도 조사를 해보면 목조주택에 대한 선호도가 70 ~ 80 % 수준으로 철근콘크리트 주택에 비해 압도적인 우위를 보였다. 2005년부터 우리나라에서도 지붕높이 18 m이하, 처마높이 15 m 이하, 건축연면적 3,000 m²이하, 건축연면적 3,000 m²이하의 건축물은 순수 목조로 건축할 수 있도록 개정된 바 있다. 또한 목조 공동주택의 세대 간 벽에 대한 내화구조 인증을 받아 공동주택까지도 건축할 수 있는 길을 열었다. 이런 가운데 친환경 소재인 목재에 대한 관심과 한옥 건축 확대 등으로 국내 목재 수요는 지속적으로 늘어날 것으로 전망이다. 하지만, 국내의 목조주택 시장은 국내 환경을 고려하지 않는 해외 기술을 의존하는 경향이 높다. 그리고, 수입목재의 의존도가 높아 해외 원목 가격 상승, 일본 지진 피해 복구 여파 등으로 경제적 손실이 막대하게 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내 연구자들은 신축 및 기존의 노후 된 목조 건축물의 친환경적 보수보강공법에 관한 기술 개발 연구가 시급하고, 목재의 소비와 건축물의 외형 변형이 없는 획기적인 기술개발이 필요하다고 주장하고 있다. 보수보강공법으로는 연성을 향상시키는 방법과 강성을 향상시키는 방법이 있는데 목재는 이미 그자체로 우수한 연성 능력을 가지고 있기 때문에 강성능력을 향상시키는 방법이 효과적이다. 대표적인 공법으로 철물을 이용한 보수보강공법은 중량의 증가 및 부식성으로 인한 외관상의 문제점이 발생되고 있다. 하지만 20세기 후반에 개발된 CFRP Bar(Cabon Fiber Reinforced Plastics Bar: 이하 CFRP Bar)는 경량, 가공성, 비부식성, 내구성, 높은 인장강도 등 많은 장점을 가지고 있다. 단점으로 지적 되어온 경제성 측면에서도 기술향상과 수요증가에 따라 가격이 하락하고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 CFRP Bar를 활용한 목재 표면에 매입하는 공법을 제안하고, 보강된 목재의 구조적 성능을 검토하고자 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently there is increased domestic people’s interest in friendly-environment wooden-structure buildings due to changes in diversified housing environment. Resulting from such increased interest in friendly-environment wooden building, there is increased the amount of consumed and imported woods, and there requires for various designs of wooden building and high-stories wooden buildings. However due to experience lack in designing a wooden building’s structure and design, there generate a lot of problems including excessive dependence on traditional wooden architectures. This study judges that a method for solving such problems is the construction method inserting a CFRP Bar into the surface of wood. From the comparison of maximum internal force, the experiment specimen group reinforcing the lateral side and the bottom side of wood had the increased maximum internal force over 50% more than the non-reinforced specimen group, so it could know that if the load reduction rate, △Pmax was increased, the transformation rate of CFRP Bar was increased. From this result, it could also know that the CFRP Bar enough distributed the external force being exercised from outside, and this proposed construction method was effective. Although the results of experiment had some differences from the expected results, but it is judged that the CFRP Bar is good in the performance.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 1. 서론
• 1.1 연구배경 및 목적
• 1.2 연구범위 및 방법
• 2. 보강 벙법
• 2.1 보강방법 및 재료 물성
• 3. 실험
• 3.1 부착 실험
• 3.2 휨 압축 실험
• 4. 실험결과
• 4.1 부착실험 결과
• 4.2 압축강도 실험 결과
• 5. 결론
• REFERENCES

참고문헌 (Reference)

• 1 박광섭, "합성수지를 이용한 사각단면 목재의 휨 보강 성능에 관한 연구" 한국구조물진단유지관리공학회 13 (13): 106-114, 2009
• 2 조현정, "합성수지를 사용한 목조건조물문화재 보존처리 사례연구 - 한국과 일본의 보존처리 사례를 중심으로 -" 한국건축역사학회 15 (15): 41-60, 2006
• 3 홍순일, "초산비닐수지계 접착제를 사용한 유리섬유강화플라스틱 복합집성재의 강도 성능 평가" 한국목재공학회 36 (36): 19-25, 2008
• 4 양원직, "중공 PC기둥을 사용한 플랫 플레이트 슬래브-기둥 접합부의 전단보강" 대한건축학회 25 (25): 125-134, 2009
• 5 Wee In-Sang, "대한건축학회 우수졸업논문전 수상논문개요집" 15-18, 2005
• 6 Lim Manntaek, "The Scientific Methods for the Restoration and Preservation of Building Cultural Properties" Architectural Institute of Korea 49 (49): 81-92, 2005
• 7 Korea Industrial Standards, "Testing Methods for Compressive Properties of Carbon Fiber ReinforcedPlastics"
• 8 Jun-Chul Park, "Strength Properties of Hybrid Fiber-Reinforced-Plastic Reinforced Glulam Beams" Graduate School, Kangwon National University 2009
• 9 Korea Forest Service, "Statistical Year-Book of Forestry" 2013
• 10 Korea Industrial Standards, "Method of compression test of wood, Korean standards Association, KS F 2206"
• 11 Architectural Institute of Korea, "KBC wood design manual"
• 12 Johm G, "Forest products and wood science : an introduction" SunJinMunhwasa 242-272, 2004
• 13 Jisoo park, "Flexural Bonding Characteristics of Embedded Length of FRP Rod Types" Hanyang University 2010
• 14 Smulski, Stephen, "Engineered wood products : a guide for specifiers, designers & users" SunJinMunhwasa 214-239, 2001
• 15 Korea Industrial Standards, "Determination of moistur content of wood"
• 16 "Building construction standard specification, The building structure design"
• 17 "American Concrete Institute ACI 440. 3R-04, Fiber Reinforced Polymer Test Methods Guide"
• 18 Lee Seung-Jung, "A Study on Structural Flexural Strengthening of Traditional Wooden Architecture" Chosun University 2008