FRP 보강 낙엽송 소경각재 적층재의 휨 강도 성능 평가

FRP(fiber reinforced plastics)는 경량화된 고인성 고강도 재료로 건축재의 보강목적으로 많이 활용되고 있다. 선행연구에서 낙엽송 집성재 하단에 GFRP(Glass FRP)를 체적비 0.7%와 2.1%로 보강 시 평균 휨 강도가 각각 12%와 28% 증가하였다. FRP보강은 다양한 건축재료에 적용되어 폭넓게 연구되고 있으나 소경각재 보강에 관한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 낙엽송 소경각재를 적층 후 인장응력을 받는 최외각 인장부위에 FRP를 보강하여 보강하지 않은 대조군 및 단면적이 동일한 집성재와 휨 강도성능을 비교 검토하였다. 보강재들은 체적비 1.4%의 CFRP(Carbon FRP)와 체적비 1.7%의 GFRP로 보강하였다. 휨강도 시험결과, 대조군 시험편은 인장부위에서 파괴된 시험편들이 접착층에서 목파가 발생한 시험편들보다 평균 33% 우수한 강도가 측정되었다. CFRP로 보강한 시험편들은 대조군 시험편들보다 평균45% 양호한 휨 강도가 측정되었으며, GFRP로 보강한 시험편들은 평균 18% 우수한 휨 강도가 측정되었다. CFRP로 보강한 시험편들의 파괴형상은 CFRP가 분리됨과 동시에 파괴되는 현상과 접착층에서만 목파가 발생하는 파괴형상을 보였다. CFRP와 소경각재가 같이 파괴된 시험편들이 접착층에서 목파된 시험편들보다 평균 16% 우수한 휨 강도가 측정되어 Control 시험편과 유사한 결과가 관찰되었다. GFRP로 보강한 시험편들은 인장부위의 GFRP가 섬유방향으로 찢어지면서 소경각재가 같이 파괴되었다. 대조군 시험편들의 휨 강도는 동일단면적의 집성재보다 평균 8% 낮게 측정되었지만, CFRP와 GFRP로 보강한 시험편들은 집성재보다 각각 32%와 8% 향상된 휨 강도 성능을 보였다.