• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권1호
• /
• pp.45-52
• /
• 2015

섬유복합체 (Fiber Reinforced Polymer, FRP)는 비강도가 높고, 비부식성 재료라는 특징을 가지고 있어서 건설 분야에서 철근을 대체할 수 있는 보강근 재료로 인식되고 있다. 몇몇 유리섬유 복합체 (Glass FRP, GFRP) 보강근이 상용화되어 있지만 GFRP는 철근에 비해 가격이 비싸고 상대적으로 낮은 탄성계수와 취성 파괴 특성 때문에 다소 경쟁력이 떨어진다. GFRP 보강근의 재료가격을 낮출 수 없다면 사용된 재료의 성능을 최대로 하여 보강근의 성능을 높이는 것이 상대적인 가격을 낮추는 방법이 될 수 있다. 일반적으로 FRP 보강근의 직경이 커질수록 인장강도는 감소하는 것으로 알려져 있다. 이의 원인 중 하나는 보강근이 인장을 받을 때 외력이 중앙에 위치한 섬유에 충분히 전달되지 못하여 외측에 위한 섬유들만이 인장에 저항하기 때문이다. 따라서 본연의 역할을 수행하지 못하는 섬유는 제거함으로써 보강근의 단가를 낮추면서 보강근이 소정의 성능을 발휘하도록 한다면 가격대비 성능이 최적화된 FRP 보강근을 제작할 수 있다. 본 연구에서는 직경 19 mm의 GFRP 보강근에 대해 단면 내에 중공이 존재하는 경우 중공비율에 따른 인장특성의 변화를 실험적으로 관찰하였다. 중공이 없는 GFRP 보강근 세 개, 네 가지 중공비율에 대해 각각 여섯 개의 GFRP 보강근 시편을 준비하여 인장실험을 실시하였으며 결과 분석을 통하여 인장특성 변화를 도출하였으며 이를 바탕으로 최적의 중공비율을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.643-653
• /
• 2013

기존의 연약지반 개량공법의 대체공법으로 유럽과 국내에서는 소정의 인장강도를 갖는 토목섬유로 골재말뚝의 외벽을 감싸는 공법에 대한 연구가 많이 증가하였다. 이 연구에서는 이와 같은 공법에서 골재말뚝의 외벽을 감싸는 원주형 섬유의 인장강도에 따른 지반보강 효과 및 보강 메커니즘 등을 파악하기 위하여 모래-팩, 점토-팩 복합토에 대한 삼축압축시험을 실시하였다. 또한 모래다짐말뚝공법을 모사하는 모래-점토 복합토와 모래다짐말뚝을 원주형 섬유로 보강한 모래-점토-팩 복합토에 대한 삼축압축시험을 실시하여 치환율(${\alpha}_s$)과 인장강도($T_{\alpha}$)에 따른 보강효과와 거동의 차이를 비교하였다. 시험결과 섬유의 보강효과로 인한 강도증가는 섬유의 수평방향 인장강도와 밀접한 관계가 있고, 섬유에 의한 구속응력 증가효과(${\Delta}{\sigma}_3$)에 의해서 점착절편(c, c')의 증가효과가 매우 크게 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 모래다짐말뚝이 토목섬유로 보강된 경우(모래-팩-점토)와 그렇지 않은 경우(모래-점토)를 비교해 볼 때 삼축압축시 전단거동(전단강도, 파괴시 간극수압계수, 응력비 등)에 있어서 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권6호
• /
• pp.209-217
• /
• 2021

이 논문은 고강도 후크형 강섬유 보강량과 형상비에 따른 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 미치는 영향에 대하여 다룬다. 이를 위하여 총 10개 콘크리트 배합이 계획되었다. 설계기준강도 30 MPa인 콘크리트에 형상비(l/d)가 64, 67, 80인 강섬유를 0.25%, 0.50%, 0.75% 혼입하여 강섬유 보강콘크리트가 제조되었다. 형상비 64, 67, 80인 강섬유의 인장강도는 각각 2,000, 2,400, 2,100 MPa이다. 시험 결과로부터 고강도 후크형 강섬유의 혼입량은 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 강섬유 혼입량이 증가함에 따라 푸아송비 및 압축인성은 향상되었으나 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수에 큰 변화를 보이지 않았다. 강섬유 보강 콘크리트의 균열발생후 휨거동의 특성을 나타내는 잔여 휨강도 및 노치에서 시작된 균열면에서 에너지 소산능력은 강섬유의 혼입률 및 형상비에 따라 크게 좌우되었다. 특히 MC2010에서 정의된 사용 및 극한 상태한계에서의 잔여 휨강도는 강섬유 혼입량과 형상비가 증가함에 따라 증가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.151-159
• /
• 2015

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 구조물 보-기둥 접합부의 내진성능의 개선을 위해 보-기둥 접합부 영역을 FRP보강재 (탄소섬유시트, 아라미드섬유시트, 매입형 CFRP Rod)를 사용하여 보강한 후 내진성능을 평가하였다. 총 7개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 접합부 영역을 보강한 결과, 초기 재하시 접합부 영역의 균열억제 효과와 재하 전 과정을 통하여 보강재의 구속효과로 인하여 균열억제 효과가 커서 안정적인 파괴형태 및 내력향상 효과를 나타내었다. 매입형 CFRP Rod와 탄소섬유시트를 활용한 R/C 외부 보-기둥 접합부 실험체 LBCJ-CRUS는 표준실험체 LBCJ와 비교하여 변위연성 4, 7에서 각각 최대내력은 1.54배, 에너지소산능력은 2.36배 증가하였다. 그리고 실험체 LBCJ-CS, LBCJ-AF시리즈는 변위연성 7에서 표준실험체 LBCJ 보다 에너지소산능력이 각각 2.04~2.34, 1.63~3.02배 증가하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권2호
• /
• pp.213-221
• /
• 2016

이 연구에서는 강섬유 혼입률에 따른 초고성능 강섬유 보강 콘크리트(UHPC)의 압축거동에 관한 연구를 수행하였으며, 실험결과를 바탕으로 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도와 탄성계수를 제안하였다. 지름 100 mm, 높이 200 mm의 원주형 공시체에는 0, 0.5, 1.0, 1.5, 그리고 2%의 강섬유가 혼입되었다. 실험에 사용된 UHPC는 굵은골재를 사용하지 않았으며, 16 mm와 19 mm의 강섬유가 일정비율로 혼입된 하이브리드 강섬유가 사용되었다. 실험결과, UHPC의 압축강도와 탄성계수는 강섬유 혼입률에 따라 증가하는 경향을 보였다. 실험결과를 바탕으로 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도와 탄성계수가 제안되었다. 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도는 무보강 콘크리트의 압축강도의 함수로 제안되었으며, 탄성계수는 강섬유 보강 콘크리트의 압축강도의 함수로 제안하였다. 기존 실험값과 비교한 결과 제안된 압축강도와 탄성계수는 실험값을 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났으며, 압축강도가 35~235 MPa인 강섬유 보강 콘크리트에 적용가능 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.145-151
• /
• 2007

섬유에 의하여 보강된 철근콘크리트 보는 철근만에 의하여 보강된 보와 다른 파괴 모드를 나타낸다. 섬유 보강 보는 섬유의 양, 내부 전단 보강 철근의 양 및 콘크리트의 압축강도에 따라서 전단 보강 철근이 항복하고 콘크리트가 압축 파괴하는 경우(섬유는 탄성 상태)와 콘크리트가 압축파괴하기 이전에 섬유가 파단하는 경우로 구별할 수 있다. 대부부의 섬유 보강 철근콘크리트 보는 전자의 파괴 모드를 나타내며 이 경우에 전단파괴 시의 섬유의 유효변형률을 정확하게 예측하여야 한다. 이 연구에서는 11개의 섬유 보강 철근콘크리트 보 실험을 통하여 섬유의 유효변형률을 측정하였다 실험의 주요 변수는 섬유의 양, 섬유의 종류(탄소 섬유, 유리 섬유), 부착 형상 (전단면 감싸기, 스트립형 부착)이었다. 실험에 의하여 측정된 섬유의 유효변형률은 제안된 유효변형률 예측법과 비교되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제9권1호
• /
• pp.21-30
• /
• 2010

이 논문에서는 부직포로 보강된 옹벽의 거동에 대한 이해를 돕기 위해 문헌연구를 통해 부직포의 하중-인장특성과 흙-보강재 경계면에서의 마찰특성, 실내모형실험 및 현장사례 등을 분석하였다. 분석결과 부직포는 구속압에 비례하여 강성과 인장강도가 증가하고, 흙-보강재 경계면에서의 전단강도는 지오그리드보다 큰 것으로 나타났다. 모형보강토옹벽 실험결과 부직포로 보강된 옹벽의 재하초기 변형은 지오그리드로 보강된 옹벽보다 크나 어느 시점을 지나면 지오그리드로 보강된 옹벽보다 작게 나타났다. 사례분석결과 부직포로 보강된 보강토옹벽이 영구 구조물로 사용되기 위해서는 전면벽체의 강성이 충분히 커야하고, 선 보강토체 후 일체형 현장 타설 콘크리트 전면벽체 구축시스템에 의해 옹벽을 구축할 경우 보강재로 부직포, 뒤채움재로 현지발생 불량토의 활용이 가능하고, 연약지반상에도 적용이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.10-17
• /
• 2015

본 연구에서는 내진설계 이전에 지어진 학교 건물을 대상으로 내진보강효과를 알아보기 위하여 벽체로 지지되는 강재이력형 감쇠장치를 설치하여 기존 비내진 설계된 보강 RC골조 실험결과와 비교 분석하였다. 실험결과, 비내진 설계된 실험체는 좌 우측 기둥의 상 하부에 피해가 집중되면서 급격한 강도저하와 함께 취성적인 전단파괴의 양상을 나타낸 반면, 더블 I형 감쇠장치를 보강한 실험체는 감쇠장치 보강으로 강도 및 강성의 증가와 함께 탄소성 거동을 보이면서 에너지 흡수 능력이 큰 타원형의 이력특성을 나타내었다. 또한, 두 실험체의 강성저하를 비교한 결과 더블 I형 감쇠장치를 보강한 실험체가 강성저하를 방지하는데도 효과적임을 알 수 있었다. 에너지소산능력도 더블 I형 감쇠장치를 보강한 실험체가 비보강 실험체에 비해 약 3.5배의 향상된 결과를 나타내었다. 이러한 에너지소산능력의 증진은 내력과 변형 능력의 증진에 따른 결과라고 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.105-108
• /
• 2008

국외적으로 고강도 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 반면 국내에서는 고강도 재료에 대한 연구가 미비한 실정이다. 일반적으로 RC 보의 전단 저항은 보강근의 전단 저항 보강근의 양($p_w$), 항복 강도($f_{wy}$)에 지배적인 영향($p_wf_{wy}$)을 받는다. 따라서 고강도 전단 보강을 사용하는 것으로 전단 보강근의 양을 저감시키는 효과가 있을 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 고강도 보강근과 보통 강도 비 폐쇄형 횡 보강근의 혼용을 통한 전단 보강근의 양을 줄여 시공 능률향상과 부착성능 향상을 유도하여 부재내력을 증진하기 위한 실험적 연구를 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제24권6호
• /
• pp.153-160
• /
• 2020

지진동 하의 구조 시스템에서 기둥은 가장 중요한 구조 요소 중 하나이다. 이러한 관계로, 철근콘크리트(RC) 기둥의 내진 성능에 FRP 보강이 미치는 영행을 평가하기 위하여 광범위한 실험 연구가 이루어졌다. 이 중 상당수는 CFRP 또는 GFRP로 보강된 원형 단면 또는 정사각형 단면의 RC 기둥의 지진 거동에 집중하였다. 단면의 형태가 FRP 보강으로 인한 구속 효과에 영향을 미치기 때문에, 보강 효과와 최종 파괴 패턴이 형상에 따라 상이할 수 있다. 본 연구에서는 현무암 섬유를 함유한 BFRP 시트와 복합섬유 패널로 보강한 직사각형 단면을 가진 RC 기둥의 지진 거동을 살펴보기 위하여 반복하중 실험을 수행하였다. 실험 결과는 보강 효과가 크지 않았음을 보여주는데, BFRP 시트와 복합섬유 패널에 의한 구속 효과의 증가가 미미했음을 의미하며, 이는 기둥 단면 형상에 일부 기인하는 것으로 판단된다.