• Geomechanics and Engineering
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• 제25권2호
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• pp.123-134
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• 2021

In this paper, the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) grids embedded in polymer cement mortar (PCM) shotcrete (CFRP-PCM method) was conducted to repair the degraded tunnel linings with a cavity. Subsequently, the reinforcing effect of the CFRP-PCM method under different degrees of lining deterioration was quantitatively evaluated. Finally, the limit state design method of the M-N interaction curve was conducted to determine whether the structure reinforced by the CFRP-PCM method is in a safe state. The main results indicated that when the cavity is at the shoulder, the lining damage rate is more serious. In addition, the remarkably reinforcing effect on the degraded tunnel linings could be achieved by applying a higher grade of CFRP grids, whereas the optimization effect is no longer obvious when the grade of CFRP grids is too high (CR8); Furthermore, it is found that the M-N numerical values of the ten reinforcing designs of the CFRP-PCM method are distributed outside the corresponding M-N theoretical interaction curves, and these designs should be avoided in the corresponding reinforcing engineering.

• Advances in concrete construction
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• 제13권4호
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• pp.307-313
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• 2022

This paper performs an experimental study on the flexural behavior of preloaded reinforced self-compacted concrete beams strengthened with carbon fiber reinforced polymers CFRP. A group of six preloaded strengthened beams was investigated along with one unstrengthened beam used as a reference beam RB. All beams have the same dimensions and reinforcement details: three beams are strengthened with CFRP laminates against flexural failure and three beams are strengthened with CFRP sheets. For simulating actual conditions, the beams are loaded before strengthening. Then, after strengthening, the beams are tested for flexural strength using 4-point loads where cracked and ultimate load and failure mode, along with load-deflection relation are recorded. To study the different configurations of strengthening, one layer, two layers, and U-wrap formation of laminates and sheets are considered. The results show that strengthing the RC beams using CFRP is an effective method to increase the beam's capacity by 47% up to 153% where deflection is reduced by 5%-80%. So, the beams strengthened with CFRP laminates have higher load capacity and lower ductility in comparison with the beams strengthened with CFRP sheets.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.167-174
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• 2006

본 논문의 목적은 CFRP판을 여러 가지 방법으로 보강한 RC보의 휨 거동을 실험적으로 비교, 분석하는 것이다. 휨 보강방법은 표면부착만 한 경우, CFRP판을 부착 후 단부정착한 경우 및 프리스트레스를 가한 후 단부정착한 경우의 3가지로 대별하였다. 실험결과는 단부정착한 RC보가 표면부착만 한 경우와 비교하여 연성이 증대되고 극한하중과 처짐 등의 휨성능이 개선되어 단부정착 방법이 효율적임을 보여주었으며, 특히 CFRP판에 프리스트레스를 가한 후 단부정착한 경우가 극한하중 및 연성이 현저히 증가함을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.311-322
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• 2022

본 연구에서는 분포형 광섬유 시트와 탄소섬유 시트를 콘크리트 표면에 부착하여 철근 콘크리트를 사용하는 구조물의 보강 효과 및 BOTDR 센서를 활용한 상태 평가를 4점 휨 실험을 통해 수행하였다. 부착 정도에 따른 보강 효과를 확인하기 위하여 탄소섬유 시트의 부착 형태를 다양하게 제작하였으며, BOTDR 센서의 활용성을 확인하기 위하여 실험체에 다수의 전기저항식 변형률 게이지를 부착하여 BOTDR 센서의 변형률과 비교하였다. 실험 결과를 살펴보면, 우선 CFRP시트 부착 정도에 따른 보강 효과에 분명한 차이가 나타나는데, 이는 부착 면적보다는 부착 형태에 더 영향을 받는 것으로 확인되었다. BOTDR 센서로부터 계측된 변형률로부터 하중 증가에 따른 철근 콘크리트 실험체의 구조적 거동을 시각화 할 수 있었으며, CFRP 보강 부위에서 하중이 집중되는 것을 알 수 있다. BOTDR 센서에서 계측된 변형률이 전기저항식 게이지로부터 계측된 변형률과 유사하게 계측되는 것을 알 수 있는데, 이를 통해 대형 토목 구조물의 전체적 거동을 분석하는데 BOTDR 센서가 효과적일 수 있음을 확인하였다. 다시 말해서, 국부적 변형률을 측정하는 전기식 변형률 게이지로 계측을 하면 계측 오차는 상당할 수 있는 반면에, 분포형으로 측정되는 BOTDR 센서는 이러한 문제를 줄일 수 있는 대안으로 판단된다. 마지막으로, CFRP 시트 탈락이 발생되는 부분에서 계측 BOTDR 센서 변형률이 높게 나타나는데 이를 활용하면 CFRP 시트의 국부적 손상 위치를 효율적으로 추적할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.667-675
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• 2004

본 논문은 CFRP 격자 보강재로 보강한 콘크리트 슬래브의 파괴형태와 보강설계기준에 대한 연구이다. 실험 연구에서 채택한 시험변수로는 CFRP 격자 보강재의 양, 보강 모르타르의 깊이, 앵커핀의 유무, 압축부 보강 등이다. 연구에 의하면 CFRP 격자 섬유 보강량에 따라 파괴형태가 다르게 나타났는데 낮은 보강수준에서는 FRP 격자의 인장 파단파괴를 보였고 보통의 보강정도에서는 격자층 계면전단파괴가 발생하였다. 높은 보강량을 가진 슬래브에서는 사인장전단파괴 형태를 나타냈다. 보강 효과는 FRP 격자 보강재의 양이 증가할수록 증대하였으나 취성 전단파괴에 의해 연성은 감소되었다. 따라서 FRP 격자 보강량을 제한함으로써 갑자기 하중 지지력을 상실하는 전단파괴를 피할 수 있다. 파괴형태 중 CFRP 파단파괴가 바람직한데 그 이유는 섬유파단 후에도 극한상태에서 보강 전 슬래브의 하중지지력과 연성을 가지고 있기 때문이다. 마지막으로 본 논문은 CFRP 격자섬유보강설계기준과 과정을 제시하고 있다.

• 한국안전학회지
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• 제19권4호
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• pp.31-35
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• 2004

The A17075/CFRP multi-layered hybrid laminate material consists of the alternating A17075-T6 sheets and carbon/epoxy prepregs of M40 fade. The influence of volume fraction and fiber orientation of A17075/CFRP layer on flexural properties of A17075/CFRP laminate alternating A17075-T6 and carbon/epoxy prepreg was investigated. The results obtained from the experimental analysis are as follows: 1. In the $0^{\circ}$ fiber orientation, the mont of increase of the flexural rigidity was $20.5\%$ at the $26.5\%$ volume fraction and $38.0\%\;at\;the\;35.7\%$ volume fraction compared with the flexural rigidity level(20.0GPa) of the $10\%$ volume fraction of CFRP. 2. In the $\pm45^{\circ}$ fiber orientation the amount of decrease of the flexural rigidity was $23.5\%\;at\;the\;20.0\%$ volume fraction and $31.5\%\;at\;the\;33.3\%$ volume fraction compared with the flexural rigidity level of the $10\%$ volume fraction of CFRP. 3. In the $0^{\circ}$ fiber orientation, the flexural strength was 481.5MPa at the $10\%$ volume fraction of CFRP and 583.8MPa at the $26.5\%$ volume fraction and 653.7MPa at the $35.7\%$ volume faction. 4. In the $\pm45^{\circ}$ fiber orientation, the flexural strength was 354.0MPa at the $20.0\%$ volume fraction of CFRP and 340.5MPa at the $33.3\%$ volume fraction.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권6호
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• pp.679-687
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• 2018

In composite materials technology, the fiber-reinforced polymers (FRP) have opened up new horizons in infrastructural engineering field for strengthening existing structures and components of structure. The Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets are well suited for RC columns to this application because of their high strength to weight ratio, good fatigue properties and excellent resistance to corrosion. The main focus of present experimental work is to investigate effect of shapes on axial behavior of CFRP wrapped RC columns having same cross-sectional area and slenderness ratio. The CFRP volumetric ratio and percentage of steel are also adopted constant for all the test specimens. A total of 18 RC columns with slenderness ratio four were cast. Nine columns were control and the rest of nine columns were strengthened with one layer of CFRP wrap having 35 mm of corner radius. Columns confined with CFRP wrap were designed using IS: 456:2000 and ACI 440.2R.08 provisions. All the test specimens were loaded for axial compression up to failure and failure pattern for each shaped column was investigated. All the experimental results were compared with analytical values calculated as per the ACI-440.2R-08 code. The test results clearly demonstrated that the axial behavior of CFRP confined RC columns is affected with the change in shapes. The axial deformation is higher in CFRP wrapped RC circular column as compared to square and rectangular columns. Stress-strain behaviour revealed that the yield strength gained from CFRP confinement was significant for circular columns as compare to square and rectangular columns. This behaviour may be credited due to effect of shape on lateral deformation in case of CFRP wrapped circular columns at effective confinement action.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.299-305
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• 2008

본 연구는 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단거동 특성 및 파괴형상을 구명함에 그 목적이 있다. 이를 위하여 탄소섬유판의 형상, 섬유판 부착 간격 및 전단보강 철근량 등의 변수를 포함하는 실험 연구가 수행되었다. 본 실험 결과 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단 강성은 보강되지 않은 보에 비해 현저하게 개선되며 최대 전단강도 증진율은 100% 이상인 것으로 나타났다. 또한 탄소섬유판은 전단균열의 발생 및 진전을 억제하며, 적은 량의 탄소섬유판으로 보강했을 경우에도 전단강도의 증진 효과는 매우 좋은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 탄소섬유판에 발생하는 변형률을 기본으로 하여 유효응력을 도출하였으며, 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단강도를 계산하였다. 이는 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권5호
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• pp.561-565
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• 2011

최근 수송기계 등의 구조물에 사용되는 구조부재는 대부분이 일정 형상을 지닌 형강 혹은 중공부재를 사용한다. 특히 자동차에 사용되는 구조부재는 여러 가지 부품을 지지하고, 충돌 시 충격 에너지를 흡수하여 승객을 보호하는 역할을 한다. 최근 구조부재는 이러한 특징들로 인해 경량화와 안정성을 고려하여 개발되고 있다. 본 논문에서는 CFRP 부재의 파괴 형상과 에너지 흡수특성을 예측하기 위해 CFRP 의 사각부재 형상을 만들어 충격 실험을 하고 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA 를 이용하여 CFRP 사각부재의 충격 시뮬레이션을 행하였다. 실험 후, FEA 프로그램의 결과와 실제 실험의 결과를 비교하여 CFRP 부재의 복잡한 파괴 거동과 에너지 흡수 특성을 고찰하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.177-182
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• 2018

본 논문에서는 CFRP로 구성된 항공 드론 프레임의 수직 낙하충격으로 인한 CFRP적층구조에서의 파손거동을 해석적 연구를 통해 파악하였다. 기존 플라스틱 재료와 달리 CFRP는 섬유로 구성되어 파손거동이 복잡하다. 따라서 이에 대한 실험에 앞서 해석적 연구를 통해 선행 연구가 중요하다. 본 연구의 결과로서 기존의 연구모델과 비교하여 보면, 같은 조건으로 중앙 노치구멍을 가진 적층된 CFRP 드론 프레임의 해석모델에서 가해진 응력의 값이 크게 줄어듬을 볼 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 드론프레임의 노치구멍에 관한 기반데이터를 융합기술에 접목함으로서 그 미적인 감각을 나타낼 수 있다.