• 콘크리트학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.19-27
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• 2010

건축물이나 교량과 같은 RC 구조물의 경우, 다양한 유해 환경하의 재료적인 열화나 구조적 문제로 콘크리트의 노후화 및 손상이 발생하게 된다. 콘크리트의 균열이나 철근의 부식, 구조 단면의 변형 등은 구조적 안전성 저하 및 구조물 거동 특성 변화의 주요 원인이 되기도 한다. 따라서 이와 같은 콘크리트 구조물의 보수 보강을 위하여, 효과적이고 적용이 간편한 공법의 개발이 콘크리트 분야의 중요한 연구 과제 중의 하나로 인식되어 왔다. 다양한 보수 보강 기법들이 과거 수십 년 동안 개발되어 적용되고 있으며, 이중에서도 최근 FRP 복합 재료를 구조물의 외부에 접착시키는 방법을 통한 보강 방식이 많이 사용되고 있다. 이 연구는 인공 지능(AI)의 일종인 뉴로퍼지모델(ANFIS) 을 이용하여, FRP로 보강된 원주형 콘크리트 부재의 보강 효과를 분석하는데 그 목적이 있다. ANFIS 모델을 이 연구에 적용하기 위하여, 기존 연구 자료 및 실험에서 얻은 결과를 통해 학습 데이터와 시험 데이터 세트를 구축하였다. 이 연구에서 구축된 ANFIS 모델은 기존 피보강 콘크리트의 압축강도, 보강재의 두께, 보강재의 보강 겹수, 보강재의 탄성계수, 보강재의 파단강도 및 보강재와 피보강재의 체적비, 피보강재의 부재크기를 입력 자료의 파라미터로 사용하여, 압축강도, 변형률, 2차탄성계수 등을 예측하는 방식으로 활용될 수 있으며, ANFIS 모델을 통하여 예측된 결과를 기존 연구자들이 제안한 FRP 보강 콘크리트 부재의 구성 방정식과 비교할 때 더 높은 정확도로 예측이 가능함을 확인할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.143-153
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• 2003

철근콘크리트를 FRP 복합재로 보강할 경우, 취성파괴를 방지하고 연성파괴를 확보할 수 있는 새로운 기법을 표면매립공법(Near Surface Mounted technique: 이하 NSM 공법)에 근거하여 제시하였다. 제안된 기법은 Hybrid FRP rebar를 부분적으로 비부착 시킴으로서 보강된 보의 연성을 확보한다. Hybrid FRP rebar의 일부를 비부착으로 한 경우와 전부를 부착으로 한 경우의 NSM 공법에 의한 FRP 보강된 철근 콘크리트보의 거동을 비교하기 위한 실험을 실시하였다. 실험 결과, 부분 비부착 NSM 공법으로 보강된 철근 콘크리트보만이 연성거동을 함이 관찰되었다. 부분 비부착 보강된 보의 극한 시 내력을 확보하기 위한 최소한의 FRP의 부분 비부착길이를 이론적으로 산정하여 제시하였다. 제시된 부분 비부착 NSM 공법은 FRP 복합재로 보강된 철근 콘크리트 부재의 구조적 거동을 크게 향상시킬 수 있으리라 기대된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.13-16
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• 2008

철근으로 휨 보강된 일반적인 부재의 경우, 강도설계법으로 부재의 공칭 휨 강도를 계산할 때 모든 휨 인장 철근은 극한상태에서 항복한다고 가정한다. 따라서 인장력은 철근의 도심에 작용하고 인장 철근 단면적과 철근의 항복강도의 곱으로 표현될 수 있다. 그러나 FRP bar는 철근과 달리 항복거동을 보이지 않기 때문에 각 열 FRP bar에 작용하는 응력은 중립축에서 떨어진 거리에 따라 달라질 것이다. 게다가 서로 다른 종류의 FRP bar가 동시에 한 부재에 적용된다면, 각 FRP bar의 변형률에 따라 작용하는 응력 또한 다양하게 될 것이고, 거동 양상 역시 예상과 다르게 나타날 것이다. 이에 본 연구에서는 일반철근, CFRP bar, GFRP bar를 이용하여 하이브리드 휨 보강된 6개의 고강도 콘크리트 보를 제작하고 구조실험을 실시하였다. 실험 결과 하이브리드 보강된 부재는 FRP bar로 단순 보강된 부재의 낮은 강성, 큰 균열폭, 취성 문제를 상당히 보완시켜주는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.413-420
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• 2011

휨 보강근의 종류 및 조합, 섬유 혼입을 변수로 하는 고강도 콘크리트 보의 구조 실험 결과를 균열 모멘트, 극한 모멘트, 처짐 등에 대해 각종 설계기준 및 가이드라인, 여러 연구자들에 의한 예측식과 비교 검토하였다. 섬유를 혼입하지 않은 FRP 보강근 보강 보의 극한 모멘트 이론값은 실험값을 과소평가하였다. 강섬유가 혼입된 FRP 보강근보강보에 대한 ACI 544.4R, Campione의 모델은 섬유 보강 콘크리트의 증가된 극한 압축 변형률을 고려하지 않고 있어 극한 모멘트를 부정확하게 예측하였다. 섬유가 혼입되지 않은 부재에 대해 Bischoff의 처짐 모델은 섬유가 혼입되지 않은 부재들의 사용 하중 하에서의 처짐을 정확하게 예측한 반면, ACI 440 위원회 모델은 사용 하중 하에서의 처짐을 비보수적으로 예측하였다. 이질 보강근이 동시에 적용된 부재에 대해 Bischoff 모델과는 달리 ACI 440 위원회의 처짐 모델은 직접적인 적용이 불가능하기 때문에 ACI 440 위원회 식을 이용하여 이질 보강근이 동시에 적용된 부재의 처짐을 예측하는 방법을 제안하였다. 또한 철근과 FRP 보강근이 동시에 보강된 보에서 철근이 항복한 이후의 처짐을 예측할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.1-8
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• 2018

본 연구의 목적은 해석적 방법을 통하여 내화 재료의 특성을 파악하고 섬유 강화 폴리머로 보강된 철근콘크리트의 보의 적절한 내화설계 방법을 제안하는 것이다. 이를 위해, 내화재료의 가열실험을 실시하고 유한요소해석을 통해 열전도율과 비열을 구하고 또한 고온에서 FRP로 보강된 철근콘크리트 보 실험체에 대한 유한요소 해석을 통해 실험결과와 해석결과를 비교하였다. 이 과정에서 실험과 해석적 접근의 신뢰성을 확인하였다. 최종적으로 FRP로 보강된 철근콘크리트 보의 열적특성을 제안된 해석 방법으로 분석하고 고온으로 감소된 휨내력을 계산하였다. 최종적으로 제안된 방법을 이용하여 FRP로 보강된 부재에서 고온 노출시 열특성을 반영한 부재의 열전도를 파악하고 이를 이용하여 내력을 산정할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.110-118
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• 2008

FRP bar는 높은 인장강도와 경량의 재료로 철근부식문제를 해결할 수 있는 대안으로 대두되고 있다. 그러나 FRP와 콘크리트 모두 취성적인 재료로 철근콘크리트보다 낮은 연성을 갖게 되며, 갑작스러운 파괴를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 보강근을 사용한 휨부재의 압축측을 나선형 보강근으로 구속하여 거동을 개선하고자 하였으며, 구조실험을 통하여 파괴모드의 개선 및 연성증가를 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.273-280
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• 2011

이질 보강근의 조합 및 섬유의 혼입을 변수로 한 10개의 고강도 콘크리트 보를 제작하고 구조 실험을 수행하고 균열 후 강성, 처짐, 균열 양상, 연성에 대한 거동을 살펴보았다. 6개 부재는 철근, CFRP 보강근, GFRP 보강근의 조합으로 2단 휨 배근되었고, 4개 부재는 CFRP 보강근 혹은 GFRP 보강근으로만 2단 배근되고 강섬유 및 합성 섬유를 혼입하였다. FRP 보강근 내측에 철근을 처짐 및 균열 제어용으로 하이브리드 배근함으로써 FRP 보강근 보강 보의 낮은 강성, 큰 처짐, 낮은 연성, 깊은 균열 및 넓은 균열폭을 제어할 수 있었다. 또한, 섬유의 혼입을 통해 FRP 보강근 보강 보의 빠르고 깊은 균열이 제어되고 연성 및 내하력이 향상되었다. 섬유 혼입된 FRP 보강근 보강 콘크리트 부재 설계 시 섬유 혼입에 의해 증가된 콘크리트의 극한 압축 변형률에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.892-899
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• 2002

콘크리트 휨 부재의 내하능력을 개선하는 방법들 중에서, 최근에 와서, 기존의 철근콘크리트 부재에서 사용하는 철근을 대신하여 섬유보강폴리머(FRP) 복합재료 층으로 보강한 콘크리트 부재에 관한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 휨을 받는 원형단면 FRP 콘크리트 부재의 거동을 예측하기 위한 해석모델에 중점을 두고 있다. FRP층과 내부에 충진된 콘크리트로 이루어진 부재의 응력 및 변형을 예측하기 위하여 층분할 단면해석 모델이 제시되었다. 콘크리트의 압축거동이 횡방향 팽창에 의존한다는 가정과 다축 압축 응력상태의 구성관계에 기초하여 FRP 층으로 둘러 쌓인 콘크리트의 응력변형률 관계를 정식화하였다. 고전적 적층이론에서, FRP 층의 거동은 2차원 적층의 면내거동의 응력-변형률 관계에 기초한 등 가직교재료특성에 기초하여 정식화하였다. 소개된 해석모델의 검증을 위하여 원형단면 FRP 콘크리트 휨 부재의 4점 실험과 비교한 결과, 본 모델은 부재의 모멘트-곡률 관계, 단면에서의 축방향 변형률뿐만 아니라 횡방향 변형률, 그리고 FRP 층으로 인한 콘크리트의 구속효과의 증진에 관한 거동 특성들을 잘 예측해 주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.117-123
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• 2013

원형 구조물의 보수/보강 및 FRP를 구조부재로 활용한 신설 구조물 시공을 위해서는 일정한 곡률반경을 갖는 곡면 FRP 부재가 요구된다. 그러나 현재까지 FRP 곡면부재는 수작업 (hand-lay-up) 또는 필라멘트 와인딩 (filament winding) 작업에 의해서만 생산이 가능하였으며, 대량 연속생산에는 한계가 있다. 또한 일반적으로 인발성형법 (pultrusion method)으로 생산된 FRP 부재가 상대적으로 물리적 특성이 우수한 것으로 알려져 있다. 따라서 FRP 부재를 일정곡률을 유지하며 인발로 뽑아낼 수 있는 신개념의 곡면 FRP 부재 인발성형법 제안 및 성형장비를 개발, 곡면 FRP 제품을 생산하였으며, 본 연구에서는 곡면 FRP 부재를 이용한 구조물 보수/보강시 야기될 수 있는 FRP와 콘크리트 부착면의 동결융해 영향을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.936-943
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• 2011

ACI 440.1R-06 설계지침에서는 FRP-보강근 콘크리트 부재의 처짐 계산을 위해 Branson에 의해 제안된 유효단면2차모멘트를 수정 보완하여 제시하고 있다. 그러나 다수의 연구자들은 아직까지도 적용범위의 적절성에 대해 의문점을 제기하고 있다. 이에 본 연구에서는 12개의 장방형 단면과 9개의 T형단면의 FRP-보강근 콘크리트 시험체를 제작하여 처짐 실험을 통해 얻어지는 실험값과 제안된 이론식에 의해 얻어진 계산값을 비교 분석하여 합리적인 처짐설계를 위한 기초자료를 제안하고자 하였다. 결과로서 FRP-보강근 콘크리트 보의 처짐값은 장방형단면에서는 계산값이 실험값 보다 과소평가 되었으나, T형단면에서는 계산값이 실험값 보다 다소 과대평가 되어 나타났다.