• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.719-727
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• 2008

GFRP 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것이다. 대상 실험체는 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판이다. 실험변수는 보강근 종류(철근, GFRP 보강근)와 보강비로 총 3개의 바닥판을 제작하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능, 처짐 및 균열 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.491-497
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• 2014

철근의 부식은 철근콘크리트 교량 바닥판의 성능 저하에 큰 요인으로 작용한다. FRP는 비부식성 재료이기 때문에 이를 활용하여 보강근을 개발하려는 노력이 이루어지고 있다. 여러 종류의 FRP 보강근이 개발되었으나 아직 활용 실적은 많지 않은 상황이다. 그 이유로는 FRP 보강 콘크리트 구조물에 대한 단/장기 검증 데이터가 부족하기 때문이다. 이 연구에서는 GFRP 보강 바닥판에 대한 피로성능을 관찰하기 위해서 길이 4000 mm, 폭이 3000 mm, 높이 240 mm인 실제 크기의 교량 바닥판을 도로교설계기준을 준용하여 제작한 후 실험을 실시하였다. 하부 보강비를 변수로 설정하였으며 DB-24 하중이 바닥판 중앙에 집중 작용하는 것으로 실험을 실시하였다. 사용하중의 3.5, 4.5, 5.0배에 해당하는 다양한 하중을 2백 만회 이상 반복 재하하여 GFRP 보강 바닥판의 피로성능을 관찰하였다. 실험 결과 거더가 횡구속된 GFRP 보강 바닥판의 최대성능은 보강근비에는 민감하지 않았고, 피로성능은 보강비보다는 적용하중의 크기에 민감하며, 바닥판이 200만회 이상 반복재하에 저항하기 위해서는 재하되는 집중하중의 크기는 최대하중의 58% 수준 이하이어야 하며, 이 연구의 실험 대상 GFRP 보강 바닥판의 피로수명은 철근 콘크리트 바닥판의 수명 예측값보다는 다소 낮은 값을 나타내었고 FRP 보강 콘크리트 바닥판의 기존 예측값보다는 높은 값을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.556-565
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• 2002

콘크리트 교량 바닥판은 건조수축 및 온도변화 등에 의하여 초기 일차균열이 발생하고, 사용기간 동안 반복되는 차량하중의 크기와 철근 간격 등에 의하여 초기 균열이 이방향 균열로 점차 진전하게 된다. 바닥판의 거동을 효율적으로 향상시키기 위해서는 보강방향에 대한 고려가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 탄소섬유쉬트를 보강재로 사용한 경우의 보강된 바닥판에 대한 비선형 유한요소해석을 실시하였으며, 해석의 정확성을 높이기 위하여 보강된 바닥판의 경계조건과 재료성질을 시험조건과 부합될 수 있도록 모사하였다. 보강방향과 보강량에 대한 해석결과는 시험결과와 비교, 분석함으로써 정확성을 검증하였으며, 이와 함께 보강된 바닥판의 효율성을 검증하기 위하여 보강재량, 폭과 두께 등과 같은 보강변수에 의한 보강후의 구조적 효율성을 고찰하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.49-52
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• 2008

유리섬유를 사용한 섬유강화복합체(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것으로 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판을 제작하여 GFRP 보강근의 보강비에 따른 거동을 관찰하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능 및 처짐 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.922-933
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• 2002

교량바닥판의 손상이 구조물의 내구성, 안전성 및 기능에 영향을 미치기 때문에 손상된 바닥판의 성능향상을 위하여 섬유보강재를 사용한 구조물보강 사례가 증가하고 있다. 그러나 최근의 연구들이 구조물의 정적거동에 국한되어 있는 상이며, 피로거동에 대한 연구는 극히 제한적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 쉬트형 유리섬유보강재로 보강된 11개의 바닥판시험체에 대하여 정적 및 피로실험을 실시하여 구조거동을 실험적으로 검증하고자 하였다. 정적실험변수는 보강방향에 따른 보강량을 변수로 하였으며, 정적시험결과로부터 나타난 무보강시험체와 보강시험체의 최대하중에 기초하여 피로시험시의 응력수준을 선정하였다. 시험결과 보강된 바닥판의 경우 균열진전에 대한 저항성이 증진되는 것으로 나타났으며, 응력분배 효과 또한 뛰어난 것으로 나타났다. 이와 함께 피로시험결과 컴플라이언스 변화정도 역시 무보강바닥판에 비하여 효과적으로 감소하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.110-117
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• 2002

공용하중의 증가 등에 따른 교량 바닥판의 성능향상 시 바닥판 두께, 콘크리트 강도, 철근강도 그리고 철근비와 더불어 보강재비에 의하여 바닥판의 파괴양상은 바뀌어 질 수 있다. 일반적으로 교량 바닥판의 파괴양상은 주철근 및 배력철근의 항복 이후에 펀칭전단파괴가 발생하는 것으로 나타나고 있으며, 외부부착공법을 적용함에 있어서 이러한 파괴양상을 유지해야 될 것으로 판단된다. 본 연구에서는 바닥판에 사용된 철근비 및 보강재비 등을 주요변수로 하여 항복선 이론 및 소성 펀칭모델 등을 적용한 항복강도 및 파괴강도를 해석하였으며, 철근비에 따른 임계보강재량을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.668-676
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• 2002

바닥판은 주형 또는 하부구조 등에 비하여 손상이 많이 발생하기 때문에 탄소섬유쉬트와 같은 섬유보강재를 사용하여 손상된 바닥판의 내하력을 향상시키기 위한 성능향상 공법의 적용이 증가하고 있다. 그러나 섬유보강재와 콘크리트사이의 계면을 에폭시를 사용하여 일체화시키는 외부착공법의 특성상 하중위치 및 보강방법 등에 따라 보강재가 조기에 박리되는 현상이 발생할 수 있으며, 특히 이방향 균열의 성장에 의하여 손상이 진행되는 바닥판의 경우에는 보강된 보 구조물에서 일반적으로 발생하는 단부박리현상보다는 균열폭의 증가에 의하여 발생하는 계면박리 현상이 많이 발생하게 된다. 본 연구에서는 성능향상된 바닥판의 계면박리를 해석하기 위하여 균열폭과 부착응력의 관계로부터 계면박리가 발생하는 임계부착응력과 임계 균열을 산정할 수 있는 이론적인 해석식을 제안하였다. 또한 보강된 바닥판 시험체에 대한 정적 시험결과와의 비교를 통하여 제안식의 타당성을 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.213-220
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• 2004

본 논문은 신공법인 carbon fiber rod로 보강된 교량 바닥판의 정적 및 피로성능개선 효과에 대한 것이다. 이 연구의 실험에서 적용된 보강변수는 등방성 및 이방성 보강이며, 보강성능을 평가하기 위하여 보강된 바닥판 시험체에 대해 정적 및 피로실험을 실시하여 그에 따른 내하성능, 균열 및 파괴양상 등을 분석하였다. 실험결과, 보강된 모든 시험체가 증설된 모르타르와 콘크리트와의 계면이 조기에 탈락하여 펀칭전단 파괴되는 양상을 보였다. 보강성능을 살펴보면, CFR로 보강된 바닥판은 무보강 시험체에 비해 극한강도, 강성, 피로수명 등에서 우수한 것으로 나타났다 또한 보강형식 측면에서는, 이방성 보강(CR-UE)이 등방성 보강(CR-E)보다 우수한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.145-154
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• 2009

강합성 절곡 바닥판 중에서 I형강으로 보강된 강합성 절곡 바닥판은 절곡바닥판내에 I형강을 매입시켜 기존의 현장타설 RC바닥판보다 경량화되고 시공성을 향상시킨 바닥판이다. 현재 일반적인 철근콘크리트 구조물의 유효휨강성에 대한 계산은 도로교설계기준 및 ACI에서 제안하고 있는 방법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 도로교설계기준 및 ACI에서 제안된 유효휨강성에 대한 산정 방법을 Ι형강으로 보강된 강합성 절곡 바닥판에 적용하여 그에 대한 적용성을 평가하고 철근콘크리트 바닥판과 비교를 하였다. 또한 실험변수로써 스터드의 유무, 지간의 변화, 단면의 형태, 부재연결방법에 걸쳐 4가지 변수를 두고 총 15개의 실험체를 제작하여 실제의 휨강성과 ACI에서 제안된 식에 의해 계산된 유효휨강성을 비교, 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.231-238
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• 2002

콘크리트 교량 바닥판은 건조수축 및 온도변화 등에 의하여 초기 1차균열이 발생하고, 사용기간 동안 반복되는 차량하중의 크기와 철근 간격 등에 의하여 초기 균열이 이방향 균열로 점차 발전하게 된다. 그러나 현재 사용되고 있는 대부분의 균열 예측식이 일방향 부착-슬립이론에 기초하고 있기 때문에 철근과 보강재의 간격에 따라 변화되는 교량 바닥판의 균열폭을 예측하고 보강된 바닥판의 사용성을 평가하기에는 많은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 시험결과에 기초하여 성능향상된 바닥판의 균열 메카니즘을 구명하였으며, 이로부터 사용성을 평가할 수 있는 새로운 균열예측식을 제안하였다. 제안된 균열예측식은 기존 균열식에 비하여 예측결과가 우수한 것으로 나타났으나, 철근 항복 이후 철근과 보강재의 변형률이 급격히 증가할 때 오차범위가 커지는 것으로 나타나 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다. 따라서 보다나은 균열예측을 위해서는 피로 하중하에서의 철근 항복이후에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.