• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.943-953
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• 2006

본 연구에서는 섬유강화 플라스틱(FRP) 소재로 제작된 사각형 중공 교량 바닥판의 약축방향 거동을 보완하기 위해서 바닥판의 중공 내부를 구조용 폼(foam)으로 충전하였다. 충전폼의 유무와 폼의 강도에 따른 약축방향 정적거동 특성을 실험적으로 분석하여 충전폼의 역할을 검토하였다. FRP에 비하여 탄성계수가 현저히 낮은 구조용 폼으로 바닥판 내부를 충전하여 도 본래의 경량성을 유지하면서 공칭강도, 강성 등의 횡방향 구조성능이 획기적으로 개선되었다. 웨브의 개수에 따른 파괴거동을 비교하여 내부충전 FRP 바닥판에서 웨브의 역할을 파악하였다. 웨브가 내부충전 FRP 바닥판의 약축방향 강도에 미치는 영향은 미미하였으나, 폼 내부에서 발생한 균열의 전파를 차단함으로써 파괴모드의 취성을 경감시켰다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.451-458
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• 2004

본 연구는 재래 철근과 Fiber Reinforced Polymer 보강재를 사용한 Hybrid Reinforcement System의 기본 개념과 적용성에 대해 기술하고 있다. 콘크리트 교량상관은 보로서 지지되고 상하 두층의 보강재로 인장보강되어 있다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판에서는 보 지지점 부근의 부모멘트에 대한 상부 인장력은 FRP 봉으로 저항하고 보 지지점 중앙부근의 하부인장력은 재래의 철근으로 저항한다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판은 FRP 봉은 비 부식성이고, 부식되기 쉬운 철근은 교량상판 위로부터 가급적 멀리하여 부식물질의 침투를 막을 수 있는 장점이 있다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판은 또한 극한상태에서 충분한 연성을 가지고 있다. 그 이유는 1) FRP봉은 철근보다 탄성계수가 낮고 파단시의 최대 변형률이 크며, 2) 충분한 FRP 보강량을 사용하면 극한변형률을 낮출 수 있으며, 3) 부모멘트 구간의 일부를 비부착시켜 극한 변형률을 낮출 수 있다. 실험 연구 결과 보통의 FRP보강비의 범위에서는 FRP 및 HRS 콘크리트 슬래브는 FRP봉의 파단이 아니라 콘크리트의 압축에 의해 파피됨을 보여주고 있다. 그러므로 HRS를 이용한 연속 콘크리트 교량상관에서는 정모멘트부의 하부철근이 먼저 항복하여 소성힌지를 형성하고 나중에 부보멘트나 정모멘트부의 콘크리트가 압축파괴되어 FRP 콘크리트 슬래브에 비하여 상당한 소성에너지를 소모한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.609-616
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• 2010

FRP-콘크리트 합성 바닥판은 압축에 강한 콘크리트를 상부에 위치시키고 인장에 강한 FRP를 하부에 위치시켜, FRP와 콘크리트가 갖는 장점을 극대화시킴으로서 내구성, 안전성 등을 두루 향상시킨 새로운 개념의 구조이다. 그러나 서로 다른 재질의 두 재료를 합성시키기 위한 방안으로서 연구 초기에 적용된 규사코팅 공법 외에 수직부착력을 향상시킬 수 있는 기계적 합성 방안을 고안하였다. 이렇게 고안한 합성 방안이 적용된 실제 사이즈의 바닥판 실험체를 제작하여 정적 및 피로반복실험을 수행하였다. 정적실험 결과 이 연구에서 제안한 합성 방안이 적용된 바닥판이 처짐 및 균열 등에 대해서 설계기준을 충분히 만족시켜 매우 우수한 성능을 나타내고 있었으며, 피로실험 결과 파괴하중의 50%로 200만회 가력한 후에도 처짐 및 균열 등에 대해 설계기준을 만족하고 있어 충분한 피로내구성을 확보하고 있는 것으로 나타났다. 이에 이 연구에서 제시한 규사코팅과 기계적 합성 방안을 동시에 적용한 합성 방안은 FRP-콘크리트 합성 바닥판에 대해 충분한 적용성을 갖고 있으며, FRP-콘크리트 합성 바닥판 설계시 제시한 설계조건들이 적절하게 이용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.511-520
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• 2007

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.135-142
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• 2004

The apparent advantages of FRP (fiber reinforced plastics) composites over the conventional structural materials may be attributed to their high specific strength and stiffness. Other affordable properties of FRPs including an excellent durability make them particularly attractive for the structures in severe service conditions. Therefore, the material and sectional properties of a FRP structural component should be designed to meet its specific requirements and service conditions. This paper is performed the material property optimization under optimum design of pultruded FRP bridge deck section. In the problem formulation, an objective function is selected to minimize the maximum R(strength ratio). The thickness of layers, volumes of fibers and matrix fiber orientation, and stacking sequence of FRPs are used as the design variables. Strength ratio in the design code, material failure criteria and pultruded manufacture thickness are selected as the design constraints to enhance the material performance of FRP decks. From the results of the numerical investigation, we obtained the optimum deck section profile for conventional using object.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(I)
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• pp.103-106
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• 2005

Bridge deck is the element presenting the largest damage potentiality among the major bridge structural members. In the previous study, a new-type of FRP-concrete composite bridge deck system was proposed and its static performance was experimentally verified, This study aim at investigation of fatigue behavior such as failure mechanism through rolling fatigue test.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.501-507
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• 2009

FRP(섬유강화 복합재료)를 교량의 바닥판으로 설계하기 위하여 위상최적화와 형상최적화 기법을 사용하여 이론적 최적단면을 제안하였다. 먼저 위상최적화를 통하여 바닥판의 최적 단면모양을 찾아 내었다. 그 결과, 단순보에서 중앙 집중하중의 경우 가장 이상적인 구조는 트러스 형태의 골조구조임을 알 수 있었다. 또한 수평부재와 경사부재가 만나는 절점에서 보강재를 볼 수 있었고, 이는 기존 상업용 FRP바닥판에 적용되지 않았기 때문에 새로운 설계변수로 사용하였다. 두 번째로 유전자 알고리즘을 이용한 형상최적화를 통하여 위상최적화 결과의 최적 규격을 찾고자 하였다. 기존 상용제품들과 비교를 위하여 바닥판의 높이를 제한하여 최적화를 수행하였다. 본 논문에서 제안한 바닥판의 성능을 검토하기 위해 유한요소해석을 수행하였다. 사용성 및 안전성을 검토한 결과, 기존 연구에서 제안한 설계 기준안을 만족하는 것을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.65-74
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• 2005

본 연구에서는 사각형 모듈의 인발성형된 복합재료 바닥판의 휨 거동에 대한 해석 모델을 개발하였다. FRP 바닥판의 해석 모델은 FSDT 평판 이론을 기반으로 임의 적층각을 지닌 FRP 바닥판의 처짐을 예측할 수 있었다. 수치적 예제에서는 네 변이 단순 지지된 등분포 하중을 받는 사각형 모듈의 FRP 바닥판을 2차원 평판 유한 요소해석을 적용하여 수행하였고, 해석 결과에 대해서는 바닥판 길이-높이의 비와 화이버 각도의 변화에 따른 효과에 대해 역점을 두고 다루었다. 연구 결과, 본 연구에서 제안한 해석 모델이 FRP 바닥판의 휨 거동을 해석하고 예측하는데 효과적이고 정확하다는 것이 입증되었다. 또한, FRP 바닥판의 높이가 높아질수록 plate 해석 이론에 있어서 일차전단변형이론(First order Shear Deformable laminated plate Theory : FSDT)이 아닌 고차전단변형(Higher order Shear Deformable plate Theory : HSDT)의 필요성에 대해 언급하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 춘계학술발표회 논문집(I)
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• pp.38-41
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• 2006

Wheel load fatigue experiment is carried out on a FRP-concrete composite deck. In FRP-concrete composite deck, FRP plays a role of a main tensile member as well as a permanent formwork and concrete plays a role of a main compressive member. Wheel load fatigue experiment, which shows more realistic behavior than pulsating fatigue experiment, is selected as a fatigue performance evaluation method. Until 1,000,000 cycles of loadings, load resistant performance is maintained without any loss, while residual deflection is increased.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.49-50
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• 2009

본 연구는 FRP 패널 위에 콘크리트를 타설하여 구조물을 완성시키는 FRP-콘크리트 합성 바닥판에 대한 것으로서, 이를 프리캐스트 방식으로 제작하여 교량 거더와 합성시킬 때 바닥판의 지점부에서 발생하는 부모멘트를 보강하기 위한 설계법을 제시하고 실험을 통해 그 적합성을 평가했다.