탄소섬유쉬트를 이용한 철근콘크리트 교량의 보강은 재료의 높은 중량-강도비, 중량-강성비, 내부식성 및 시공의 편리성 등과 같은 여러 가지 장점으로 인하여 최근 그 사용이 급증하고 있다. 본 연구의 목적은 탄소섬유쉬트로 휨보강된 철근콘크리트보의 보강성능을 비교하고, 그 특성을 고려한 보강설계식을 제안하기 위함이다. 철근비 및 보강비에 따른 철근콘크리트보의 보강성능을 검토하기 위하여 3m 경간의 단순보에 대한 실험을 수행하였으며, 파괴모드, 최대하중 및 단면 내에서의 변형률분포에 비중을 두고 결과를 분석하였다. 실험 결과, 보강된 보는 단면 내에서의 변형률이 선형으로 분포하지 않는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 이러한 실험결과를 바탕으로 보강설계식을 제안하고 국내외 여러 실험결과들과의 비교를 통해 제안된 보강설계식이 타당함을 나타내었다.
Hawileh, Rami A.;Abdalla, Jamal A.;Tanarslan, Murat H.;Naser, Mohannad Z.
Computers and Concrete
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제8권2호
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pp.193-206
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2011
The use of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) to strengthen reinforced concrete beams under bending and shear has gained rapid growth in recent years. The performance of shear strengthened beams with externally bonded CFRP laminate or fabric strips is raising many concerns when the beam is loaded under cyclic loading. Such concerns warrant experimental, analytical and numerical investigation of such beams under cyclic loading. To date, limited investigations have been carried out to address this concern. This paper presents a numerical investigation by developing a nonlinear finite element (FE) model to study the response of a cantilever reinforced concrete T-beam strengthened in shear with side bonded CFRP fabric strips and subjected to cyclic loading. A detailed 3D nonlinear finite element model that takes into account the orthotropic nature of the polymer's fibers is developed. In order to simulate the bond between the CFRP sheets and concrete, a layer having the material properties of the adhesive epoxy resin is introduced in the model as an interface between the CFRP sheets and concrete surface. Appropriate numerical modeling strategies were used and the response envelope and the load-displacement hysteresis loops of the FE model were compared with the experimental response at all stages of the cyclic loading. It is observed that the responses of the FE beam model are in good agreement with those of the experimental test. A parametric study was conducted using the validated FE model to investigate the effect of spacing between CFRP sheets, number of CFRP layers, and fiber orientation on the overall performance of the T-beam. It is concluded that successful FE modeling provides a practical and economical tool to investigate the behavior of such strengthened beams when subjected to cyclic loading.
Composite material-due to low density-causes weight savings, which results in lower fuel consumption of transport vehicles. The aim of the research was to change the existing base-plate of the aluminum airplane container with the composite sandwich plate in order to reduce the weight of the containers of cargo aircrafts. The newly constructed sandwich plate consists of aluminum honeycomb core and composite face-sheets. The face-sheets consist of glass or carbon or hybrid fiber layers. The orientations of the fibers in the face-sheets were 0°, 90° and ±45°. Multi-objective optimization method was elaborated for the newly constructed sandwich plates. Based on the design aim, the importance of the objective functions (weight and cost of sandwich plates) was the same (50%). During the optimization nine design constraints were considered: stiffness, deflection, facing stress, core shear stress, skin stress, plate buckling, shear crimping, skin wrinkling, intracell buckling. The design variables were core thickness and number of layers of the face-sheets. During the optimization both the Weighted Normalized Method of the Excel Solver and the Genetic Algorithm Solver of Matlab software were applied. The mechanical properties of composite face-sheets were calculated by Laminator software according to the Classical Lamination Plate Theory and Tsai-Hill failure criteria. The main added-value of the study is that the multi-objective optimization method was elaborated for the newly constructed sandwich structures. It was confirmed that the optimal new composite sandwich construction-due to weight savings and lower fuel consumption of cargo aircrafts - is more advantageous than conventional all-aluminum container.
Singh, Balvir;Chidambaram, R. Siva;Sharma, Shruti;Kwatra, Naveen
Structural Engineering and Mechanics
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제64권5호
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pp.557-566
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2017
Fiber reinforced polymer (FRP) sheets are the most efficient structural materials in terms of strength to weight ratio and its application in strengthening and retrofitting of a structure or structural elements are inevitable. The performance enhancement of structural elements without increasing the cross sectional area and flexible nature are the major advantages of FRP in retrofitting/strengthening work. This research article presents a detailed study on the inelastic response of conventional and retrofitted Reinforced Concrete (RC) frames using Carbon Fibre Reinforced Polymers (CFRP) and Glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP) subjected to quasi-static loading. The hysteretic behaviour, stiffness degradation, energy dissipation and damage index are the parameters employed to analyse the efficacy of FRP strengthening of brick in-filled RC frames. Repair and retrofitting of brick infilled RC frame shows an improved load carrying and damage tolerance capacity than control frame.
In this study, the beam which is repaired as high toughness cementitious composites evaluated on flexural performance. As for the test results, it was found that high toughness performance of beams of the repair as high toughness cementitious composites showed more better than the existing repair method and demonstrated about 95% semi-reinforcement to compare with reinforcement of carbon fiber sheets of one layer without interface and brittle failure. Therefore, appling on using PVA fiber reinforced high toughness cementitious composites, the repaired concrete structures can be increased to flexural performance.
본 연구에서는 기존 원형 CFT기둥 실험체와 탄소섬유쉬트로 추가구속된 원형 CFT기둥 실험체의 단조압축거동 및 압축내력평가에 관한 실험을 수행하였다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수와 직경-두께비이며, 실험변수에 따라 총 10개의 실험체를 제작하여 단조압축실험을 수행하였다. 실험을 통하여 기존 CFT 실험체와 탄소섬유쉬트로 구속된 CFT 실험체의 파괴거동, 하중-축변위 곡선, 최대내력, 변형성능을 비교한다. 끝으로 탄소섬유쉬트의 추가구속을 통해 기둥의 국부좌굴을 지연시켰으며 구속효과로 인해 내력은 상승하는 것으로 나타났다.
The purpose of this study is to evaluate the flexural strengthening effects of RC beams reinforced with carbon fiber sheets (CFS) in variable of strengthening amount and anchorage length of CFS. This study can be summarized as follows. The CFS shares the tensile stress such as rebar during loading test. Also, as the strengthening amount of CFS is increased, the maximum flexural strength of RC beams reinforced with CFS is increased. Therefore, it is confirmed that the CFS's strengthening method is very effective to improve the flexural strength of RC beams. The maximum flexural strength of RC beams with CFS is determined by bond failure between CFS and concrete surface. So, the evaluation of CFS's strengthening effect can be calculated using the tensile stress of CFS which is peeling. When the anchorage length of CFS. But, in case of same anchorage length of CFS, when the strengthening amount of CFA is increased, the ductility is decreased. Therefore, it is considered that the anchorage of CFS in the end zone is necessary.
Ultimate goals in vehicle design can be summarized as environment-friendliness and safety. Along with these requirements, the importance of natural environment conservation has been focused lately. Therefore, reduced emission from vehicle and improved efficiency has become the top priority projects throughout the world. CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) of the advanced composite materials as structure materials for vehicles, has a widely application in lightweight structural materials of air planes, ships and automobiles because of high strength and stiffness. This study is to investigate the energy absorption characteristics of CFRP hat-shaped section members under the axial impact collapse test. The CFRP hat-shaped section members which manufactured from unidirectional prepreg sheets were made of 8plies. The axial impact collapse tests were carried out for each section members. The collapse mode and energy absorption characteristics were analyzed for CFRP hat-shaped section member according to the interface numbers(2, 3, 4, 6 and 7).
건축의 증가나 자원의 효율적인 활용의 관점으로부터 기존 건축물에 대한 리모델링이 주목을 받고 있다. 리모델링 공사로 인해 기존벽에 개구부를 설치하는 경우 보강 방법을 검토 하는 것을 목적으로 철근콘크리트벽의 정적가력 실험을 실시하였다. 보강 방법은 개구부 주위의 탄소섬유시트 강판 부착으로 했다. 실험체는 실존하는 철근콘크리트 구조물을 1/2 축소 모델로 제작하였다. 실험결과 개구부 주위의 전단 파괴로 최종 파괴되었으며 보강 방법에 따라 내력의 상승 효과는 다르게 나타났다.
There are separate merits and demerits to wood and steel. The combination of wood and steel as a compound section is able to improve the properties of both and ultimately increase their final bearing capacity. The composite cross-section made of steel and wood has higher hardness while showing more ductility and the local buckling of steel is delayed or completely prevented. The purpose of this study is to investigate the behavior of composite columns enclosed in wooden logs and the hollow sections of steel that will be examined in a laboratory environment under the axial load to determine the final bearing capacity and sample deformation. In terms of methodology, steel sheet and carbon fiber reinforced polymer sheet (FRP) are tested to construct hollow rectangular sections and reinforce timber. Besides, the method of connecting hollow sections and timber including glue and screw has been also investigated. As a result, timber lumber enclosed with carbon fiber-reinforced polymer sheets in which fibers are horizontally located at 90° are more resistant with better ductility.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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