• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.795-802
• /
• 2007

최근 탄소섬유를 보강재로 사용한 구조 부재의 휨 거동에 관한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 대부분의 연구는 FRP를 이용한 설계법의 개발과 구조 성능 평가에 초점이 맞추어져 있기 때문에 장기적으로 보강재 또는 부착 상태의 변화에 따른 구조 성능 변화 등과 같은 현상을 반영하기에는 아직까지 부족한 점이 있다. 이에 따라 현재까지 보강된 FRP의 성능 저하에 따른 구조물의 구조 내력 저하에 대하여 구체적인 방안이 제시되기 위해서는 많은 사례 조사와 물성 변화를 고려한 구조물의 거동 특성 변화에 대한 지속적인 연구가 요망된다. 본 연구에서는 시간에 따라 저하되는 부착률의 변화에 따른 구조 성능의 변화를 관찰하고자, CFS의 부착률 변화와 부착 형태의 차이에 의한 거동 차이를 실험을 통해 밝히고, 기존 제안식을 이용하여 부착률과 부착 형태 차이에 따른 구조 성능 변화를 예측함으로써 CFS로 보강된 이후 부착률이 저하된 경우에 대한 거동 특성 평가방안을 제시하였다. 또한, 비선형 단면 해석을 통하여 실험 결과와 비교 검토하여 적정 해석 방법을 제시하였다.

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

• International Journal of Concrete Structures and Materials
• /
• 제7권1호
• /
• pp.35-50
• /
• 2013

Rapid and effective repair methods are desired to enable quick reopening of damaged bridges after an earthquake occurs, especially for those bridges that are critical for emergency response and other essential functions. This paper presents results of tests conducted as a proof-of-concept in the effectiveness of a proposed method using externally bonded carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites to rapidly repair severely damaged RC columns with different damage conditions. The experimental work included five large-scale severely damaged square RC columns with the same geometry and material properties but with different damage conditions due to different loading combinations of bending, shear, and torsion in the previous tests. Over a three-day period, each column was repaired and retested under the same loading combination as the corresponding original column. Quickset repair mortar was used to replace the removed loose concrete. Without any treatment to damaged reinforcing bars, longitudinal and transverse CFRP sheets were externally bonded to the prepared surface to restore the column strength. Measured data were analyzed to investigate the performance of the repaired columns compared to the corresponding original column responses. It was concluded that the technique can be successful for severely damaged columns with damage to the concrete and transverse reinforcement. For severely damaged columns with damaged longitudinal reinforcement, the technique was found to be successful if the damaged longitudinal reinforcement is able to provide tensile resistance, or if the damage is located at a section where longitudinal CFRP strength can be developed.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.388-393
• /
• 2013

Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) has many desirable qualities, including being lightweight and very strong. These characteristics have led to its use in applications ranging from small consumer products to vehicles. Circular and square CFRP members were fabricated using 8ply unidirectional prepreg sheets stacked at different angles ($[+15^{\circ}/-15^{\circ}]_4$, $[+45^{\circ}/-45^{\circ}]_4$ and $[90]_8$, where $0^{\circ}$ coincides with the axis of the member). Based on the collapse characteristics of a CFRP circular member, the collapse characteristics and energy absorption capability were analyzed. Impact collapse tests were carried out for each section member. In this study, the impact energies at crossheads speeds of 5.52 m/s, 5.14 m/s and 4.57 m/s were 611.52 J, 529.2 J and 419.44 J (circular member) 2.16 m/s, 1.85 m/s and 1.67 m/s are 372.4 J, 274.4 J and 223.44 J (square member). The purpose is to experimentally examine the absorption behavior and evaluation the strength in relation to changes in the stacking configuration when the CFRP circular members with different stacking configurations were exposed to various impact velocities. In addition, the dynamic characteristics were considered.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.180-189
• /
• 2002

이 연구의 목적은 유사동적실험에 의한 섬유보강 원형철근콘크리트교각의 내진성능평가를 위한 연구로서 수원시에 위치한 내진설계된 교량인 하갈교를 대상모델로 하였다. 도로교설계기준의 내진설계규정이 적용되지 않은 비내진실험체 2개 및 내진설계 규정에 따라 설계된 내진실험체 2개 그리고 내진성능향상을 위해 비내진실험체를 보강한 섬유보강실험체 4개 즉 총 8개에 대하여 유사동적실험을 수행하였다. 보강공법으로는 유리섬유 및 탄소섬유 보강공법을 사용하였으며, 실험변수로는 내진 및 비내진설계, 하중형식, 섬유보강유무로 하였다. 내진성능평가 방법은 소산에너지, 변위연성도 그리고 능력스펙트럼이 분석되었다. 실험결과로 유리 및 탄소섬유로 보강된 비내진실험체의 변위연성도는 KHC인공지진파에 대하여 7.7~8.7정도의 값으로서 충분한 내진성능을 확보하고 있는 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.141-148
• /
• 2008

최근 건설 산업에서 CFRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강재로서 많이 사용되어 지고 있다. 본 논문에서 CFRP Plate가 보강된 철근콘크리트 보의 보강 효율과 설계 기초자료를 제공하려 한다. 정적 실험은 실험체의 파괴양상, 보강성능을 평가하였으며, 피로 실험은 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률을 분석하고, 에너지 소산과 보강성능을 평가하였다. 실험한 결과, 보강량이 증가할수록 단부 박리 파괴를 일으켰다. 그리고, 단부를 보강한 경우는 휨균열로 인한 박리파괴를 나타내는 파괴양상을 보였다. 피로 실험을 통하여 일정한 반복하중 횟수가 되면 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률 값이 일정한 값으로 수렴하였다. CFRP Plate가 보강된 보는 피로하중에 대해 사용성 확보가 가능했다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
• /
• 제11권2호
• /
• pp.327-341
• /
• 2017

Openings in slabs are usually required for many different applications such as aeriation ducts and air conditioning. Opening in concrete slabs due to cutouts significantly decrease the member stiffness. There are different techniques to strengthen slabs with opening cutouts. This study presents experimental and numerical investigations on the use of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) as strengthening material to strengthen and restore the load carrying capacity of R.C. slabs after having cutout in the hogging moment region. The experimental program consisted of testing five (oneway spanning R.C. flat slabs) with overhang. All slabs were prismatic, rectangular in cross-section and nominally 2000 mm long, 1000 mm width, and 100 mm thickness with a clear span (distance between supports) of 1200 mm and the overhang length is 700 mm. All slabs were loaded up to 30 kN (45% of ultimate load for reference slab, before yielding of the longitudinal reinforcement), then the load was kept constant during cutting concrete and steel bars (producing cut out). After that operation, slabs were loaded till failure. An analytical study using finite element analysis (FEA) is performed using the commercial software ANSYS. The FEA has been validated and calibrated using the experimental results. The FE model was found to be in a good agreement with the experimental results. The investigated key parameters were slab aspect ratio for the opening ratios of [1:1, 2:1], CFRP layers and the laminates widths, positions for cutouts and the CFRP configurations around cutouts.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.29-32
• /
• 2008

리모델링은 친환경적 접근 방법으로써 현재 수요가 증가하고 있는 추세이다. 리모델링 사업시 구조 부재를 동반한다. 그러므로 리모델링시에 구조적인 안정성을 확보하기 위해서는 적절한 보강 방법이 요구된다. 이 연구의 목적은 전단벽에 개구부가 발생하였을 경우 Passive 보강 방식과 Active 보강 방식을 이용하였을 때의 거동 특성을 파악하는 것이다. Passive 보강 방식은 CFS나 강판 등을 부착하여 손상 부재를 보강하는 방식이고, Active 보강 방식은 프리스트레싱을 이용한 균열 제어를 통해 보강력을 도입하는 방식이다. 실험 결과 각 실험체들은 전단 파괴 형태를 보여주었고 두 가지의 다른 보강 방식은 강도나 연성에 있어서 다른 결과를 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제10권2호
• /
• pp.175-186
• /
• 2006

FRP 시스템으로 보강된 철근콘크리트 단면 대부분이 철근콘크리트로 구성되어 있어 휨해석 및 휨설계를 직사각응력블록을 이용한 강도설계법에 의존하는 경향이 있다. 그러나, 보강단면의 인장철근 및 FRP시스템에 의한 인장력이 부족한 단면의 FRP 시스템의 변형률이 인장파단변형률을 초과하면 강도설계법을 적용할 수 없는 해석상 모순에 빠져든다. 인장철근과 탄소섬유시트에 의한 인장력이 낮은 탄소섬유시트 보강보 실험에서 콘크리트 최대압축변형률이 0.003보다 낮은 것으로 측정되었을 뿐 아니라 최대휨모멘트는 강도설계법으로 산정된 공칭휨모멘트보다 작은 것으로 측정되어, FRP 시스템 보강단면의 공칭휨모멘트 산정에 강도설계법의 적용한계가 있는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제67권2호
• /
• pp.207-217
• /
• 2018

In past years, numerous problems have vexed engineers with regard to buckling, corrosion, bending, and overloading in damaged steel structures. This article sets out to investigate the possible effects of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and steel plates for retrofitting deficient steel square hollow section (SHS) columns. The effects of axial loading, stiffness, axial displacement, the position and shape of deficient region on the length of steel SHS columns, and slenderness ratio are examined through a detailed parametric study. A total of 14 specimens was tested for failure under axial compression in a laboratory and simulated using finite element (FE) analysis based on a numerical approach. The results indicate that the application of CFRP sheets and steel plates also caused a reduction in stress in the damaged region and prevented or retarded local deformation around the deficiency. The findings showed that a deficiency leads to reduced load-carrying capacity of steel SHS columns and the retrofitting method is responsible for the increase in the load-bearing capacity of the steel columns. Finally, this research showed that the CFRP performed better than steel plates in compensating the axial force caused by the cross-section reduction due to the problems associated with the use of steel plates, such as in welding, increased weight, thermal stress around the welding location, and the possibility of creating another deficiency by welding.