• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.289-298
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• 2016

휨강도 및 연성이 부족한 철근콘크리트 원형 기둥의 섬유를 사용한 내진보강에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 일정한 축력을 받는 4개 기둥의 횡 방향 유사동적 실험에서 변수는 GF, PET 및 PET+GF 혼합 보강(HF) 등 섬유의 종류이었다. 이 연구에 적용한 PET는 인장강도(600 MPa 이상)가 우수하고 고연성(약 15%)이나, 탄성계수가 GF의 1/6 수준으로 매우 낮다. 기둥 실험 결과, 모든 보강 기둥은 컨트롤 기둥보다 7~20% 증가한 휨강도를 보였고, 연성은 1.6~1.8배로 증가하였다. 무보강 기둥은 주근 좌굴, GF 및 HF 보강 기둥의 최종 파괴모드는 GF 파단이었으나, 고연성 PET는 극한단계에서도 파단이 발생하지 않았다. PET는 휨강도 및 연성 증진 측면에서 RC 부재의 보강용으로 적합하다고 사료되나, 탄성계수가 낮으므로 많은 양을 사용하여야 하는 단점이 있으므로 이 연구에서 PET는 GF에 비해 인장 강성비 20% 수준으로 사용하였다. 한편 PET의 내구성에 대하여는 현재 연구가 진행 중에 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.239-247
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• 2008

철근콘크리트 휨 부재 보강에 자주 사용하는 탄소섬유 대신 탄소섬유 및 유리섬유 두 가지를 동시에 사용, 보강된 콘크리트 휨 부재의 강도 및 연성을 증진시키는 방안을 연구하였다. 두 가지 섬유의 혼합비가 적절한 경우, 탄소섬유가 선파단하고 보다 큰 변형 및 응력에서 유리섬유가 순차적으로 파단하는 소위 유사연성거동을 보일 수 있다. 본 연구에 사용된 두 가지 섬유가 유사연성거동을 보일 수 있는 이론적인 혼합비는 4.62 : 1 (체적비)로 나타났다. 두 가지 섬유로 보강한 무근콘크리트보의 휨 실험에서 탄소섬유 :유리섬유 = 6.8 : 1 이상인 경우 유사연성거동이 나타남을 확인하였다. 체적비 8.8 : 1의 유리섬유-탄소섬유 하이브리드 시트를 제작하고, 철근콘크리트보를 보강한 후 휨 실험을 수행하였다. 하이브리드 시트 1겹 및 2겹으로 보강한 보에서 모두 무보강 보에 비하여 강도가 증진하는 반면에, 연성이 유지되는 결과를 확인하였다. 하이브리드 시트를 사용하면 탄소섬유를 사용한 보강에 비하여 보다 경제적이면서 탄소섬유와 동등 이상의 강도 및 보다 우수한 연성을 나타내었다. 하이브리드 시트를 사용한 휨 부재 보강에서 한 가지 섬유만을 사용하는 기존의 설계 방법을 적용하여도 보수적인 설계가 가능하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.235-244
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• 2016

본 논문에서는 고강도콘크리트와 SD600 철근을 적용한 특수모멘트골조의 최상층 접합부 내진성능을 파악하고자 한다. 실험체 중 K-RC-H는 내진규정에 따라 제작되었으며, K-HPFRC-H에는 횡보강근 간격을 150%로 증가시키면서 대신 강섬유를 부피비 1.0% 혼입하였다. K-RC-H, K-HPFRC-H 실험체 모두 주근이 파단하기 이전까지 내력 저하가 거의 없었고 에너지 소산능력 등에서 우수한 내진성능을 보였다. 접합부내의 U-bar는 보 주근이 휨과 함께 인장력을 받을 때 상부면으로 밀어내려는 현상을 충분히 억제하는 것으로 나타났다. 한편 SD600의 정착길이는 $1.25l_{dt}$가 확보되었는데 슬립거동이 거의 발생하지 않았다. 전반적으로 강섬유의 혼입은 휨강도 증가, 전단변형각 구속력 향상 등에 기여하였고, 강섬유 혼입률 1.0% 혼입함으로써 횡보강근 간격을 1.5배 증가시킬 수 있는 가능성을 실험적으로 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.137-140
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• 2008

FRP rebar와 콘크리트의 취성적인 재료특성때문에 FRP rebar를 사용한 콘크리트 휨 부재는 균형 보강비 이하의 저보강 설계시 극한상태에서 FRP rebar의 파단에 따른 급작스런 취성파괴가 발생한다. 따라서 일반철근콘크리트와 달리 균형보강비 이상으로 설계한다. 또한 부족한 연성을 보완하고 충분한 예비강도를 확보하기 위하여 철근콘크리트보다 안전한 휨 강도감소계수가 요구된다. ACI 440.1R-06에서는 FRP rebar의 사용한 콘크리트 휨 부재의 파괴형태에 따라 서로 다른 휨 강도감소계수를 제안하고 있으며, 또한 다양한 재료로 개발되어진 모든 FRP rebar에 동일한 휨 강도감소계수를 적용하고 있다. 이는 FRP rebar로 균형보강비 이상 보강된 콘크리트 휨부재의 휨 강성 증대효과를 고려하지 못하는 것이며, 다양한 FRP rebar 사용을 제한하는 것이라 할 수 있다. 따라서 다양한 FRP rebar의 종류와 보강비의 변화에 따라 다른 휨 강도감소계수를 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되며, 본 논문에서는 GFRP rebar로 보강된 콘크리트보의 휨 강도감소계수 보정식을 신뢰성해석을 통하여 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.245-251
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• 1999

이 연구는 탄소섬유판공법을 사용하여 보강된 철근콘크리트 슬래브에 집중하중 즉 같은 위치에서 휨모멘트와 전단력이 동시에 최대가 되는 경우에 대하여 탄소섬유판의 두께를 변수로 하여 슬래브의 구조적 거동을 실험하였다. 탄소섬유판의 두께에 따른 내력의 차이는 뚜렷이 나타나지 않았으며 이는 보강시험의 주된 파괴가 탄소섬유판의 파단이 아닌 하중점 주위에서의 휨-전단균열에서부터 층분리가 시작되기 때문이다. 그러므로 재하상태에 따른 설계방법을 다르게 할 필요가 있으며, 특히 같은 위치에서 휨 모멘트와 전단력이 최대가 되는 경우 탄소섬유판의 두께는 최대 0.6mm로 하고 무보강슬래브의 휨모멘트에 대한 보강된 슬래브의 휨모멘트는 1.5-2.0으로 제한하는 것이 바람직하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.181-192
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• 2007

본 연구의 목적은 CFRP판을 다양한 방법으로 보강한 RC보의 휨거동을 실험적으로 비교 분석하고, 프리스트레싱 보강공법의 실용화를 목적으로 프리스트레싱 보강 RC부재의 휨성능 평가식을 제안하는 것이다. 실험변수로는 CFRP판의 보강방법, 콘크리트 압축강도, 인장철근비 그리고 프리스트레싱 수준 등을 고려하였다. 실험결과 프리스트레싱이 도입되지 않은 실험체는 조기 부착파괴로 인해 탄소판이 콘크리트로부터 탈락하면서 파괴된 반면, 프리스트레싱을 가한 대부분의 실험체는 CFRP판의 파단으로 파괴되었다. 프리스트레싱 보강된 부재의 휨강도를 예측할 수 있는 식을 제안하였으며, 실험결과와의 비교를 통하여 제안식은 휨강도 예측에 있어 충분한 정확도를 확보하고 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.178-189
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• 2011

본 연구에서는 CFRP 표면부착 공법의 대안으로 최근에 관심을 끌고 있는 NSM(Near Surface Mounted)기법으로 전단 보강된 RC 부재의 전단강도를 평가하기 위한 실험과 해석을 수행하였다. 전단철근이 없는 7개의 실험체에 대해 4점 휨실험을 실시하였다. 실험변수로는 CFRP 스트립의 경사($45^{\circ}$, $90^{\circ}$)와 스트립의 간격(250mm, 200mm, 150mm, 100mm)이 고려되었다. 실험적 연구를 통해 NSM공법으로 전단 보강된 RC 부재의 전단강도와 파괴모드에 대한 각 실험변수의 영향을 평가하였다. 실험결과는 $45^{\circ}$ 경사로 스트립을 보강한 실험체들은 스트립의 파단으로 파괴된 반면, 수직으로 스트립을 보강한 실험체들은 스트립의 슬립으로 파괴됨을 보였다. 또한, $45^{\circ}$ 경사 스트립이 수직 스트립보다 전단저항력 증가시킬뿐만 아니라 파괴시의 처짐을 크게 증가시키는 것으로 나타났다. 추가적으로 RBSN 해석은 NSM기법으로 전단 보강된 RC 부재의 균열형상 및 하중-처짐관계를 적절하게 예측하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제5권6호
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• pp.212-217
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• 2004

이 연구는 같은 위치에 힘모멘트와 전단력이 최대가 되는 철근콘크리트 보에 대하여 휨모멘트 보강을 실시하는 경우, 탄소 섬유판의 두께와 하중점 부위 및 탄소섬유판의 끝부분을 감싸는 탄소섬유쉬트의 겹수를 변수로 하여 보의 구조적 거동을 실험하였다. 탄소섬유판의 두께의 증가에 따라 내력이 증가하였으나 선형적으로 비례하지 않았으며, 하중점에 감싼 탄소섬유쉬트의 영향은 뚜렷하게 나타나지 않았다 이 는 보강시험의 주된 파괴가 탄소섬유판의 파단이 아닌 하중점 주위에서의 휭-전단균열에서부터 층분리가 시작되었고 하중점을 탄소섬유쉬트로 감싼 경우 휭-전단균열 탄소섬유쉬트의 바깥 부분으로 이동하기 때문이다. 또한 탄소섬유판 단부에 정착용으로 시공한 탄소섬유쉬트는 하중점에서 발생한 취성파괴로 인하여 큰 효과를 나타내지 못하였다. 그러므로 재하상태에 따른 설계방법을 다르게 할 필요가 있으며, 특히 같은 위치에서 휨모멘트와 전단력이 최대가 되는 경우 탄소섬유판의 유효 두께는 최대 0.6mm로 하고 무보강보의 휨모멘트에 대한 보강된 보의 휨모멘트 비는 1.5-2.0으로 제한하는 것이 바람직하며, 0.6mm이상의 탄소섬유판을 사용하기 위하여 탄소섬유쉬트로 하중점을 보강하는 경우 무보강보 휨모멘트의 1.5 배가 되는 위치이상 탄소섬유쉬트를 연장하는 것이 바람직하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.467-474
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• 2007

본 논문에서는 부착 유무, 정착장치 유무, 긴장량, 경간 길이 등을 실험 변수로 하여 총 13개의 시험체를 제작하여 휨 성능 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 1개의 표준시험체, 2개의 긴장력을 도입하지 않는 보강시험체, 4개의 긴장력을 도입한 비부착보강시험체, 4개의 긴장력을 도입한 부착시험체와 2개의 경간 길이가 다른 보강시험체를 제작하였다. 또한, 콘크리트의 비선형, 철근 및 탄소섬유와 콘크리트와의 계면 특성을 고려한 DIANA 프로그램을 이용하여 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 긴장력을 도입한 보강된 시험체는 박리 파괴가 아닌 FRP 파단에 의하여 최종파괴가 되었다. 특히, 긴장력을 도입한 부착시험체는 1차, 2차 박리가 발생 후, 정착장치의 고정으로 인하여 부착시스템에서 비부착시스템으로 전환되었다. 또한, 탄소섬유판으로 보강된 시험체의 해석 결과와 실험 결과를 비교 분석하였다. 긴장력을 도입한 탄소섬유판으로 보강된 모든 시험체는 연성지수가 3이상 나타나 어느 정도 이상의 연성을 확보하고 있는 것으로 알 수 있었다. 그리고 박리하중과 항복하중 및 극한하중에서 실험값과 해석값이 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.1-8
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• 2019

일반 건축구조물에 적용된 엘리베이터 피트는 기초판의 연속성을 확보하기 위하여 단차부 벽체 및 피트 바닥 두께를 주변기초와 동일한 단면으로 구조설계 및 시공을 하였으나, 이러한 시공은 기초 단차로 인한 터파기 과다 및 콘크리트 등 재료의 물량이 증가하고, 특히 파일기초의 경우 파일두부정리 범위 과다 및 연약지반 노출 시 지반변위가 발생하게 된다. 또한, 단차로 인하여 기초부위의 골조공사를 2회 분할 시공함에 따른 공기지연과 지하수가 많은 지역에서의 골조공사의 어려움으로 인하여 시공성과 품질저하 및 누수 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 기존 철근콘크리트에서 발생하였던 문제점을 개선하여 터파기의 최소화와 골조공사의 단순화 및 경제성을 목적으로 개발되었다. 지하층의 집수정 및 엘리베이터 피트와 같은 지하구체는 통상 오픈 컷 터파기를 통한 재래식 RC공법을 적용하는 것이 보편적이나 최근 지하집수정 및 엘리베이터 피트에 소요되는 별도의 공정을 단축시키고 철근과 콘크리트의 물량을 최소화하여 공사비를 절감하기 위한 강재 집수정 및 강재엘리베이터 피트의 사용이 지속적으로 증가하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 지하구체로서 용접부 및 구조체 방식의 성능이 중요하다. 데크만 있는 실험체보다 스터드 볼트 없이 강판과 콘크리트만 있는 실험체가 약 3배 이상의 하중을 지지할 수 있으므로 스터드 볼트가 없더라도 데크(강판)의 골이 형성되어 있어 휨작용 시 강판과 콘크리트의 구속효과가 있어 어느 정도까지의 합성효과는 기대할 수 있는 것을 확인하였다. 다만, 갑작스런 파단이 발생할 수 있으므로, 강판과 콘크리트의 합성효과를 위해 스터드 볼트 배치가 필요함을 확인하였다. 스터드 볼트의 유무에 따라 약 15% 이상의 휨강도 증가를 기대할 수 있을 것이라 예상된다.