This paper reports the experimental and analytical investigations for evaluating the flexural strength of a RC slab strengthened with carbon fiber sheet (CFS). The evaluation of the ultimate flexural strength of a slab is tried under the assumption that the failure occurs when the shear stress mobilized at the interface between the concrete bottom and the glued CFS reaches its bond strength. The shear stress is evaluated theoretically and the bond strength is obtained by a laboratory test. The ultimate flexural strength is obtained by flexural static test of the slab specimen, which corresponds to the part of a real slab. From the results, the new approach based on the bond strength between concrete and CFS looks feasible to evaluate the flexural strength of the CFS and RC composite slab.
In recent years the research and development about the new material proceeds rapidly and actively in building industry. We are concerned with high-strength concrete as a new material. As the building structure becomes bigger, higher and more specialized, so does the demand of material and member with high strength for building expands greatly. In the future, we will quite need to research repair and rehabilitation to make high strength concrete structural building for our safe. So, I did an study on carbon fiber sheet rehabilitation(CFSR) of reinforced high strength concrete beams. The carbon fiber reinforced plastic(CFRP) bonding method is widely used for reinforcing the existing concrete structure among the various methods. The test results indicate that CFS is very effective for strengthening the damaged beams and controlling deflections of the repaired beams. When carbon fiber sheet rehabilitation of reinforced high strength concrete beams happened diagonal crack, the increase in the number of CFS layer didn't effect the increase in strength of beams. Also, by changing the CFS stick position gave diversified ultimate load in CFSR beams.
Recently, the Carbon Fiber Sheet(CFS) is widely used to structure. But the behavior of the concrete column which is strengthened with the CFS is not clearly defined yet. This study presents the result of experimental studies on the stress-strain behavior and the strengthening effect of laterally confined concrete by Carbon Fiber Sheets(CFS) subject to compression. In this experimental study, included three-parameters, which are the number of the sheets, the laminated angle of sheets, and concrete strength.
In this paper, FEM analysis is performed in order to estimate the behavior of RC columns retrofitted with Carbon Fiber Sheet(CFS). Two node truss element and four node isometric plate bond element are used for modeling the CFS and the adhesion between concrete and CFS, respectively. Five specimens with different quantity of CFS are analyzed and compared with experimental results. From the comparison, analytical results show a good agreement with the test results. Therefore, it is advisable to use the FEM used in this paper to predict the behavior of columns with CFS.
일본 국토교토성이 책정한 <도로교 장수명화 수선계획사업>에 의하면, 주요 지역에 건설된 RC 상판의 심각한 손상 원인은 대형차량의 주행하중에 의한 피로열화와 재료의 경년열화 등으로 보고되어지고 있다. 따라서 이에 대한 대책으로 탄소섬유 시트를 이용한 하부 접착 보강공법이 많이 소개되어지고 있으나, 최근에는 CFS와 동등한 재료특성치를 보유하며, 시공성이 뛰어난 탄소섬유 스트랜드 시트가 새로운 보강재료로써 관심이 증폭되어지고 있다. 그러나 이러한 CFSS의 윤하중 피로실험을 통한 내피로성 평가는 현재 일부 연구기관에서만 그 성과가 보고되어지고 있는 실정이며, 국내에서는 아직까지 연구성과에 관한 보고 등이 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 RC 상판의 하부에 CFS를 전면접착 보강한 실험체와 CFSS를 격자형으로 보강한 실험체를 제작하여, 윤하중 피로실험을 실시하고 내피로성을 평가하였다.
It is generally known that the bonding strength of RC(Reinforced Concrete) flexural members strengthened by fiber sheet composites are sufficient and the bonding failure does not occur until the sheet failed. However, many researchers have been reported that, before the failure of the sheet, the bonding failure happens even though the bonding length is sufficient. This study was carried out to evaluate the effectiveness of shear key and U strip on flexural behavior of reinforced concrete beam structures. The ply number of CFS(Carbon Fiber Sheet), location of shear key, and existence or not of U strip were selected as the main test variables. Test results show that the behavior of a beam of which shear key is located in the nearby. of support and U strip is not existent, and having CFS of 1 ply is mostly improved.
It has been known that debonding failures between CFS(Carbon Fiber Sheet) and concrete in the strengthened RC beams are initiated by the peeling of the sheets in the region of combined large moment and shear forces, being accompanied by the large shear deformation after flexural cracks. These shear deformation effects are seldom occurred in small-scale model tests, but debondings due to the large shear deformation effects are often observed in a full-scale model tests. The premature debonding failure of CFS, therefore, must be avoided to confirm the design strength of full-scale RC beam in strengthening designs. The reinforcing details, so- called 'U-Shape fiber wrap at mid-span' which wrapped the RC flexural members around the webs and tension face at critical section with CFS additionally, were proposed in this study to prevent the debonding of CFS. Other reinforcing detail, so called 'U-Shape fiber wrap at beam end' were included in this tests and comparisons were made between them.
This study is to investigate the effect of construction element such as the number of CFS ply, curing temperature, splice length and curing periods on the mechanical properties of Carbon Fiber Sheet (CFS). Through the tensile tests of CFS specimens, it can be said that the reduction factor stemmed from the number of CFS ply must be considered in the calculation of the design tensile strength of CFS. Also, the minimum splice length of CFS and curing period in $20^{\circ}C$ to satisfy the standard tension strength of CFS are over 5cm and after 3days, respectively. The measuring error of epoxy resin have no effect to tension strength of CFS until $\pm$20% error.
To observe the confinement effects of Carbon Fiber Sheet(CFS) on the high-strength R/C short columns, Fifteen specimens with CFS were manufactured and tested under uni-axial compressive load. Major variables of this study are amount, spacing, type of CFS and amount of transverse steel. Increasing the amount of transverse steel and CFS, compressive strength and axial rigidity is improved. R/C columns with transverse steel and CFS exhibited less axial stress than columns with only CFS. From the test results, it is shown that the area confined with transverse steel and CFS is considerably important to evaluate axial stress of R/C short columns.
Carbon fiber sheet is attractive due to its good tensile strength, resistance to corrosion, and low weight. The strengthening of concrete structures with externally bonded carbon fiber sheets is increasingly being used for repair and rehabilitation of existing structures. However CFS strengthened beams break down under the service loads. As rupture strain is not reached ultimate value, reduction of the tensile strength is recommended. This study evaluate CFS tensile strength reduction factor which is required to analyze bending moment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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