• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.30-39
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• 2016

이 연구에서는 고연성과 낮은 탄성계수를 갖는 PET 섬유로 보강한 철근콘크리트 보의 부착특성과 휨거동을 각각 부착실험 및 휨실험을 통하여 규명하고자 하였다. 부착실험은 CSA S806에 따라 수행하였고, 실험변수는 섬유 종류와 보강량(CF 및 GF 시트 각 1겹, PET 시트 10겹)이었다. 총 8개의 보 실험에서 주요 실험변수는 단면의 연성비(${\mu}=3.4$, 7.0), 보강섬유 종류(CF, GF, PET) 및 보강량이었다. 보 단면의 모멘트-곡율 해석을 병행하였다. 부착실험의 결과, CF, GF 시트 1겹 보강에서 유효 부착길이는 각각 120, 60 mm 이었고 최대부착응력은 각각 3.25, 2.99 MPa 이었다. PET 10겹 보강에서 유효 부착길이는 60 mm, 최대 및 평균 부착응력은 각각 2.30, 2.10 MPa 이었다. 또한 최대 강도 시 CF, GF, PET의 변형율은 각각 0.36%, 0.49%, 6.29% 였으며 CF, GF 부착실험체는 계면에서 시트가 최종적으로 탈락하였지만 PET 부착 실험체에서 박리현상은 나타나지 않았다. 휨실험의 결과, PET 10, 20, 30겹으로 보강한 RC 보의 휨강도, 휨강성이 모두 무보강 보에 비해 증가하였고, 연성적인 휨파괴 양상을 보였으나 PET 30겹의 경우 20겹에 비하여 연성이 감소하였다. 모멘트-곡율 해석의 결과, PET 보강 보에서 접착제의 물성을 해석에 포함시키면 해석의 정확도가 향상하였다. 한편 PET 의 내구성에 대해서는 보고된 문헌이 없어서 현재 연구 진행 중이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.153-161
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• 2007

본 논문은 다양한 연성 능력을 갖는 고인성 시멘트 복합체 내에서 철근의 겹침 이음 성능을 평가하고자 하였으며, 시멘트 복합체의 연성은 보강 섬유의 종류 및 혼입률에 따라 좌우되게 된다. 본 연구에 사용된 섬유는 폴리프로필렌(PP)와 폴리에틸렌(PE),그리고 PE 섬유와 5연선의 강섬유를 하이브리드하여 사용하였으며, PP 섬유의 혼입률은 2.0%, PE 및 하이브리드 고인성 시멘트 복합체의 혼입률은 1.5%로 하였다. 철근의 겹침이음길이는 일반 콘크리트에서 철근의 겹침 이음에 사용되는 ACI 규준에 의해 산정하였다. 고인성 시멘트 복합체 내에서 철근의 겹침 이음 실험을 수행한 결과, PE1.5 및 PE0.75+SC0.75 시험체의 겹침 이음 강도가 콘크리트에 비해 $82{\sim}91%$정도 높게 나타났으며, PE1.5 및 PE0.75+SC0.75 시험체의 겹침 이음 강도 및 에너지 흡수 능력이 PP2.0에 비해 높은 것으로 나타났다. 따라서 철근의 겹침 이음 성능은 섬유의 혼입률보다는 섬유의 인장강도 및 탄성계수에 의해 향상됨을 알 수 있었다. 또한 고인성 시멘트 복합체는 시멘트 복합체 내에서 섬유의 가교 작용으로 인해 미세균열의 분산 특성 및 최대강도 이후 연성적인 강도 저하를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.9-15
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• 2011

압축강도 100 MPa, 140 MPa 초고강도 섬유보강 콘크리트 직사각형보와 기하하적 조건 및 PS힘이 동일한 160 MPa RPC 직사각형보의 휨거동 비교를 통하여 압축강도가 낮은 초고강도 섬유보강 콘크리트 구조물의 거동 특성을 파악하였다. 직사각형보에 철근은 배근되지 않았으며 실험변수로는 강섬유, 콘크리트 압축강도, 프리스트레스 도입 방식, PS강재비 등이다. 모멘트-곡률관계와 하중-처짐관계를 통하여 압축응력이 작은 UHPC 직사각형보의 거동 특징을 분석하였다. 초고강도 섬유보강 콘크리트에 대한 간단한 형태의 응력-변형률 관계를 제안하였으며 이를 이용하여 UHPC 직사각형보에 대한 모멘트-곡률관계를 산정하였다. 실험에 의한 모멘트-곡률관계를 비교한 결과 상당히 일치함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.291-298
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• 2015

본 논문은 시공성과 내진성능을 증대하기 위해 고성능 강섬유를 혼합한 묶음대각철근 연결보를 제시한다. 연결보의 실험은 4개의 실험체로 구성하고 고성능 강섬유를 혼합한 실험체에 반복하중을 가하여 이력거동을 비교 평가하였다. 실험의 주요 변수는 강섬유의 혼합에 따라 대각철근의 묶음 여부와 스터럽의 철근량이다. 기준이 되는 실험체는 묶음대각철근에 ACI318에서 요구하는 스터럽의 철근량을 100% 적용하였다. 이와 함께, 동일한 묶음대각철근을 적용한 상태에서 스터럽의 철근량을 75%와 50%로 조절하여 두 실험체를 추가적으로 만들고 일반대각철근을 고려, 총 4개의 실험체가 제작되었다. 이번 실험에서 연결보의 콘크리트 타설시 고성능 강섬유를 함유율 1%로 혼합하였다. 모든 실험체는 1/2스케일로 형상비 3.5(l/h=1050/300)으로 이루어졌다. 본 실험결과에서 강섬유를 1% 혼입한 고성능 시멘트를 적용한 연결보는 스터럽 철근양을 75%, 50% 줄인 것과 기준실험체로 적용된 스터럽 철근양 100%의 강도 및 강성, 에너지소산능력에서 큰 차이를 보이지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.581-592
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• 2016

본 연구에서는 Model Code 2010에 제시된 강섬유 보강 콘크리트(SFRC)의 인장구성모델에 대하여 고찰하였다. SFRC의 인장 거동을 모델링하기 위하여 BS-EN-14651에 따라 노치를 갖는 작은 보의 3점재하 휨실험을 수행하였다. 이 실험결과를 토대로 인장구성모델의 다양한 설계인자를 결정하였다. 이형철근이 보강되지 않은 길이 3 m의 보의 휨파괴 실험과 유한요소해석을 수행하고 상호 비교하였다. 추가적으로 인장구성모델의 주요변수인 압축 및 인장모델과 특성길이가 보의 거동에 미치는 영향에 대한 변수해석을 수행하였다. 결과에서, 최대치 이전의 거동에서는 해석과 실험결과로부터 얻은 하중-변위곡선이 매우 유사하지만 최대치 이후에서는 중대한 차이가 있음을 확인하였다. 이는 MC2010의 인장구성모델이 섬유의 분포와 방향을 적절히 고려하지 못하기 때문이다. 본 연구는 철근이 보강되지 않은 실규모의 SFRC 보의 거동을 적절하게 모사하기 위해서는 MC2010에서 규정하고 있는 섬유방향 계수 K에 대한 수정 또는 상세한 설명이 필요하다는 것을 보여주고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.521-530
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• 2015

최근 개발중인 초고강도 또는 강섬유보강 초고강도 콘크리트는 현행 설계기준으로 설계할 경우 그 안전성에 대해 별도의 실험 또는 해석적 증명이 필요하다. 이를 위한 철근콘크리트 부재의 상세 해석에는 응력-변형률 관계의 정의가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 현행 설계기준의 제한 범위를 벗어나는 강섬유보강 초고강도 콘크리트의 압축응력하에서의 기계적 특성을 정의하였다. 80~200 MPa 의 압축강도를 보유한 분체 콘크리트 매트릭스에 강섬유를 혼입하였으며, 섬유의 보강량에 따른 압축강도의 증진률에 대해 분석하고 압축강도에 따른 탄성계수와 최대응력 발현시의 변형률에 대해 조사 분석하였다. 넓은 콘크리트 압축강도 범위내에서 사용성 확보를 위해 기존 연구결과로부터 수집된 압축강도 증진률, 탄성계수, 최대응력 발현시 변형률의 크기에 대한 결과를 활용하여 기존 추정식의 평가를 수행하였다. 또한, 강섬유가 보강되어 있지 않은 매트릭스에 대한 기존 추정식 중 정확도가 높은 식을 기반으로, 강섬유의 영향을 반영할 수 있는 새로운 추정식을 위한 계수를 도출하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.37-45
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• 2023

본 연구의 목적은 기존 연결보의 사인장 파괴를 방지하고 연결보의 전단강도를 증가시키며 증가분을 정량적으로 평가하는 것이다. 강섬유는 전단강도를 향상시키고 파괴 메커니즘을 부분적으로 변화시킬 수 있지만 이는 일반적인 RC보와 기둥에 대한 연구결과이며, 강섬유 보강콘크리트에 대한 연결보의 전단강도 증진에 대한 연구는 아직까지 부족한 실정이다. 따라서, 강섬유에 의한 증가된 전단강도와 이에 따른 파괴 메커니즘 변화를 확인하기 위해 강섬유의 혼입률을 변수(0%, 1%, 2%)로 세 개의 실험체를 제작하여 반복가력 실험을 수행하였다. 그 결과, 강섬유를 보강한 실험체(1%, 2%)가 그렇지 않은 실험체(0%) 대비 최대강도 발현 후 콘크리트의 전단저항 기여분이 증가됨에 따라 전단강도가 증진되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.117-126
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• 2010

본 논문은 복합재료 패널로 보강된 철근 콘크리트 보의 휨 실험과 해석을 통하여 패널의 보강효과에 대하여 알아보고자 한다. FRP 복합재료 패널은 전통적인 재료인 강재와 콘크리트에 비해 단위 무게당 강도 및 강성이 크고 부식에 대한 높은 저항성, 절연성, 고내구성 및 낮은 열전도성 등 우수한 물성으로 유지관리 측면에서 매우 유리하여 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 복합재료 패널로 보강된 철근 콘크리트 보의 극한 하중을 예측하고 실험을 수행하여 그 보강효과에 대한 고찰하였다. 복합재료 패널은 복합재료 패널 층의 유리섬유직조 형태에 따라 LT, DB, DBT로 구분하고 복합재료 패널의 층 개수에 따라 2ply, 3ply로 구분하였다. 실험을 수행한 결과, 해석과 일치하였으며 복합재료 패널로 보강한 철근 콘크리트 보가 극 한강도 측면에서 효율적이었다는 결론도 얻었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.391-400
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• 2012

최근 건설 산업에서 FRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강 재료로서 많이 사용되어지고 있다. FRP 외부부착보강은 중량에 비하여 높은 강도 및 강성, 우수한 내구성과 시공성 등 여러 가지 장점을 가지는 공법이다. 그러나 외부부착보강은 구조물이 투수성이 낮은 보강재로 밀폐되고 수분이 외부로 배출되지 못함으로 인하여, 장기적인 구조물의 손상을 발생시키는 문제점이 있다. 본 연구에서는 인발성형으로 제작되었으며, 기존의 FRP와 재료역학적 성질은 동등하면서 투수성을 지녀 구조물의 내구성, 부착성능에 유리한 유리섬유패널(GP)에 대해서 정적실험을 통해 실험체의 반복하중 하에서의 하중-처짐 선도, 파괴형태, 하중-변형율 관계 등을 조사하였다. 실험결과 2,000,000회 피로실험 후에도 파괴에 도달하지 않았으며, 보의 처짐이나 콘크리트 압축변형률이 기준 콘크리트 시험체보다 현저히 낮은 것으로 측정되어 장기 부착력 및 장기 내구성능이 우수함을 알수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.110-119
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• 2012

최근 고부식 환경에 놓여 있는 철근 콘크리트 구조물의 철근 부식 문제를 해결할 수 있는 방안 중 하나로 뛰어난 내부식성을 가진 섬유복합체(Fiber Reinforced Polymer, FRP)로 제작된 보강근이 주목받고 있다. 유리섬유복합체로 제작된 보강근이 상용화된 상태이나 가격, 철근보다 낮은 탄성계수, 취성파괴 특성 등의 이유로 사용 실적은 많지 않은 것이 현실이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방편 중 하나는 유리섬유복합체 보강근의 성능을 고도화하는 것이다. 성능 고도화를 통해 강도 대비 가격을 낮출 수 있으며, 인장성능을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 주어진 재료와 조건 하에서 보강근 성능에 영향을 미치는 인자들의 효율성 향상을 통한 고인장 성능 유리섬유복합체 보강근의 개발에 관한 것이다. 이를 위해 구성재료와 제작방법 등 유리섬유복합체 보강근의 인장성능에 영향을 미치는 인자들에 대해 분석을 수행하여 개선 방안을 제안하였으며, 이를 통해 보강근의 주재료인 유리섬유의 성능을 기존 제품보다 더욱 효율적으로 활용하는 보강근을 제작하였으며, 다양한 변수에 대한 인장시험을 통하여 그 성능을 비교 분석함으로써 개선 방안의 적절성을 검증하였다.