KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4A
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pp.447-456
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2008
This paper suggests a modified debonding failure model for the externally bonded prestressed CFRP plate strengthening system. In order to reduce the error that may occur in the experimental results, statistical analysis of the experimental results produced by previous researchers was conducted to propose a debonding failure model. The experimental results of beams strengthened with bonded CFRP plates have made it possible to verify the debonding failure occurring before the final failure in the prestressing system. The corresponding strain increased with the effective prestress. Accordingly, the debonding failure model was modified by considering the effective prestress so as to fit with the CFRP prestressing system.
In this paper, a total of 13 beams with bonding, anchorage system, amount of prestressing and span length as variables of experiment were tested in flexural test and analyzed in finite element analysis; one control beam, two simplified FRP-boned beams, four prestressed FRP-unbonded beams and four prestressed FRP-bonded beams. Also, a nonlinear finite element analysis of beams in the flexural test is performed by DIANA program considered material nonlinear of concrete, reinforcement and the interfacial bond-slip model between concrete and CFRP plates. The failure mode of prestressed CFRP plated-beams is not debonding but FRP rupture. RC members strengthened with external bonded prestressed CFRP plates occurred 1st and 2nd debonding of the composite material. After the debonding of CFRP plates occurs in bonded system, behavior of bonded CFRP-plated beams change into that of unbonded CFRP-plated beams due to fix of the anchorage system. Also, It was compared flexural test results and analytical results of RC members strengthened with CFRF plates. The ductility of beams strengthened by CFRP plates with the anchorage system is considered high with the ductility index of above 3. Analysis results showed a good agreement with experiment results in the debonding load, yield load and ultimate load.
철근콘크리트 구조물이 과소설계되어 있거나 과다 하중이 작용하게 되면 그 구조물의 구조성능을 파악하여 보수.보강을 시행하게 된다. 최근에 가장 맣이 사용되는 보수.보강 재료로는 특히 휨내력을 보강하는데 탄소섬유를 들 수 있다. 탄소섬유쉬트는 내열성과 내호염성에 있어서 회재가 발생할 경우 보강재료로서 충분한 성능을 가지고 있다. 그러나 이를 접착시키는데 사용되는 에폭시는 유기계 물질로서 화재시 유독가스가 발생하고 내열성능도 30$0^{\circ}C$정도에도 지탱하기 어려워 화재 발생이 가능한 구조물에 사용하기 어렵다. 이 연구에서는 무기계 폴리머 복합재료로 접착된 탄소섬유를 고온(약 800~100$0^{\circ}C$, 1시간)으로 가열한 후 가열된 섬유판의 인장, 휨 전단내력을 검토하여 내열성능을 파악하고 이 섬유쉬트로 보강한 철근콘크리트 부재의 휨 성능을 실험적으로 규명하여 화재의 위험이 있는 구조물에 구조적인 보강재료로 사용이 가능한가를 검토하였다. 연구 결과, 개발된 무기계 폴리머 복합체는 인장강도, 휨강도 및 접착강도가 유기계 접착제와 유사하게 나타났고 800~100$0^{\circ}C$ 정도로 1시간 가열한 이후에도 상온 시험체 휨내력과 전단내력의 63%, 33% 정도를 유지하여 화재의 위험이 있는 부위에도 사용이 가능한 것으로 판단되었다.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.6
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pp.238-246
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2022
This paper summarizes the development and evaluation of the reinforcement details of CFRP plates to improve the bending performance of wooden beams. In this study, the reinforcing technology using high-strength bolts for the end of beam were developed as reinforcement details for reinforcing wooden beams with CFRP plates by EBM method. In order to evaluate the bending performance, a bending test was conducted for the specimens with details of reinforcement such as the EBM method and the NSM method. From the experimental results, the EBM specimens without end restraints had both the CFRP plate attachment failure and the splitting failure of the wood. In the load-displacement curve, the non-reinforced specimens exhibited linear elastic behavior and then brittle fracture after the maximum load. The maximum load of the specimens reinforced by the EBM method increased by 31.5~63.0% compared to the non-reinforced specimens, and the maximum load according to the end restraints of the high-strength bolts increased by 24.0%. Based on the reinforcement amount of the same CFRP plate, EBM reinforcement was 2.67 times larger in maximum load increase rate than NSM reinforcement.
Experimental study was performed to evaluate the long-term behavior of CFRP (carbon fiber reinforced polymer) strips under sustained loads including prestressing force in strengthening RC members with post-tensioned CFRP strips. Two types of CFRP strip such as unidirectional CFRP strip and hybrid CFRP strip which is composed of carbon fiber and steel plate were considered. Also two types of loading scheme were included in this study. Direct sustained loading test had been carried out to estimate the creep deformation and relaxation of CFRP strips including slip deformation at both mechanical anchorages for over 700 days. Also, flexural sustained loading test had been conducted to estimate the initial prestress losses on clamping the CFRP strips at jacking anchorages for over 90 days. From the sustained loading tests, it was observed that stress losses of unidirectional CFRP strips due to the creep deformation and relaxation of material itself and slip deformation at mechanical anchorage were ignorable. On the other hand, significant stress losses caused by the yielding of steel embedded in CFRP strips were found in case of hybrid CFRP strips due to the initial jacking force over steel yielding stress. Also, initial prestress losses during setting of CFRP strips on mechanical anchorage were about 10% of intial jacking force, which must be considered in the design.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.34
no.6
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pp.1687-1694
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2014
Recently FRP of carbon fibers is utilized as a repairing and reinforcing material for concrete structures. In this study, the bond performance between CFRP planks and ductile fiber reinforced cementitious composites was evaluated in order to develop a new system of concrete bridge deck to take advantage of the FRP planks of carbon fiber using as a permanent formwork. In order to strengthen the bonding between the FRP and cast-in-place concrete, an epoxy resin circulated in the market generally was fitted with a silica sand. The bond stress of ordinary concrete appeared in 2.11~5.43MPa and the bond stress of ductile fiber reinforced cementitious composites DC1 (RF4000) and DC2 (PP) respectively were 3.91~5.60MPa, 2.92~5.21MPa and the average bond stress of DC3 (RF4000+RSC15) and DC4 (PP+RSC15) were 4.80~5.58MPa, 5.57~5.89MPa.
콘크리트 구조물에 대한 보강공법은 1950년도에 개발된 강판보강공법을 위시로 하여 강연선에 의한 외부프리스트레싱 공법으로 발전하고 있으며, 약 10년전부터는 신소재인 FRP(Fiber Reinforced Polymer)에 의한 보강공법이 본격적으로 개발되어 실용화되고 있다. 강판보강공법은 에폭시 등의 접착제를 이용하여 콘크리트 인장측에 강판을 접착함으로써 강도 및 강성을 증가시키는 공법으로 강판을 보강재로 이용함으로써 공법에 대한 인지도가 높은 장점이 있는 반면, 재료의 가공 및 취급이 어려우며 중량이 커 자중이 증가되는 단점이 있다. 또한, 강재의 부식위험이 상존하고 있어 이에 대한 세심한 배려 및 주기적인 유지관리를 필요로 한다.(중략)
Especially, when orthotropic material such as uni-dierectionally woven Carbon Fiber Sheet, resisting only the unidirectional tension, is used to strengthening bridge deck, the direction and width of the strengthening material should be considered very carefully. Thus, analysis of the failure characteristics and the premature failure mechanism of the strengthened decks based on the test results are required. In this study, the premature failure due to the interface debonding of strengthening material of the strengthened deck slab are inquired into failure mechanism through both experiments results and analyses with prototype strengthened deck specimens using carbon fiber sheet. From the test results, interface debonding of strengthening material is occured at the crack face
Park, Jong Sup;Jung, Woo Tai;Park, Young Hwan;Kim, Chul Young
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4A
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pp.439-445
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2008
This paper suggests a modified bond reduction coefficient considering the average CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) strain concept for the unbonded prestressed CFRP plate strengthening system. The strengthened length and the pure bending length were seen to influence the variation of the strain of unbonded CFRP plate. Therefore, a new bond reduction coefficient considering such effect was suggested. Comparison with the experimental data revealed that the analytic results obtained by considering the proposed bond reduction coefficient were effective in estimating the strain of the unbonded CFRP plate in the CFRP plate prestressing system.
Park Tae-Man;Park Seong-Min;Hong Hyeok-Jun;Kang Gyeong-Soo;Yoon Jeong-Bae
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.17
no.1
s.85
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pp.113-120
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2005
The purpose of this study is to investigate the strength and ductility improvement of columns retrofitted by steel-fiber composite plate. Test specimens strengthened by three different materials - steel plate(SP), carbon fiber sheet(CF) and fiber-steel composite plate(CP) - were tested under cyclic lateral load with a constant axial load equal to $20\%$ of the axial compression capacity. The structural capacity of composite plate was good or better than that of other retrofitting materials. Test results from all retrofitted specimens showed that considerably higher retrofitting amount was required for strength enhancement. The ductility of retrofitted columns by composite plate was fairly improved. Also, energy ductility ratio was more effective than displacement ductility ratio for ductility estimation of retrofitted column.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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