• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.1-9
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• 2013

본 연구에서는 강섬유와 FRP 시트에 의한 충격 저항성능 향상 효과를 평가하기 위하여 고속 충격하중을 받는 2방향 RC 슬래브에 대한 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석 프로그램으로는 충격해석에 탁월하다고 알려진 LS-DYNA를 사용하였으며, 실험결과와의 비교를 위하여 핀란드 VTT 연구소에서 수행한 고속 충격 실험과 동일한 조건으로 해석을 수행하였다. $2100{\times}2100{\times}250$ mm의 RC 슬래브에 강 (steel)발사체를 통해 충격하중을 가하였으며 발사체의 무게는 47.5kg, 속도는 134.9m/s였다. 본 연구에서는 별도의 재료부재에 대한 충격실험을 통해 해석에 사용할 재료 모델을 검증하였다. 본 해석에서는 SFRC의 비선형적 연화 현상을 모사하기 위해 elastic-plastic hydro model을 적용하였으며, 보통콘크리트와 FRP의 재료모델을 모사하기 위해서 concrete damage model과 orthotropic elastic model을 각각 사용하였다. 해석 결과, 제안된 해석 기법은 충분한 신뢰성을 가지고 있으며, 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 강섬유와 FRP Sheets 보강방법은 고속충격하중에서 우수한 충격 저항 성능을 보여주는 것을 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제17권1호
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• pp.87-106
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• 2016

This paper deals with the reliability analysis of design formulations derived for predicting the punching shear capacity of FRP-reinforced two-way slabs. Firstly, a new design code formulation was derived by means of gene expression programming. This formulation differs from the existing ones as the slab length (L) was introduced in the equation. Next, the proposed formulation was tested for its generalization capability by a parametric study. Then, the stochastic analyses of derived and existing formulations were performed by Monte Carlo simulation. Finally, the reliability analyses of these equations were carried out based on the results of stochastic analysis and the ultimate state function of ASCE-7 and ACI-318 (2011). The results indicate that the prediction performance of new formulation is significantly higher as compared to available design equations and its reliability index is within acceptable limits.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.371-381
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• 2020

FRP로 보강된 콘크리트 부재의 파괴형태는 콘크리트 압괴와 섬유 파단으로 정의되며, 설계방법에 따라 한계상태를 조금씩 다르게 정의하고 있다. FRP 보강재는 섬유에 따라 성능이 상이하기 때문에 사용상태와 극한상태의 성능을 예측하는 것이 상대적으로 까다롭다. 특히 많이 사용되고 있는 ACI 440의 기준은 주로 저탄성계수를 갖는 GFRP를 중심으로 개발되었기 때문에 다른 섬유에 대한 적용성이 충분히 검증되지 않은 상태이다. 또한 ACI440의 휨한계상태는 보강비에 따라 압괴와 파단이 동시에 발생하는 천이영역이 상대적으로 크기 때문에 균형보강비에서의 거동예측이 상대적으로 어렵고, 사용성 예측 방법이 하중조건에 따라 민감하기 때문에 상대적으로 복잡한 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 0.8~1.2 𝜌_b의 보강비를 갖는 슬래브의 실험결과와 문헌고찰을 통하여 설계방법별 거동예측의 신뢰성과 편이성을 고찰하였다. 해석결과 Model Code의 모멘트 곡률식(LIM-MC) 간략식의 경우 FRP 보강구조물에도 충분히 적용할 수 있는 것으로 분석되었으며, EC2에 기반한 한계상태 설계법이 상대적로 극한강도설계법보다 신뢰성 있는 결과를 나타내었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.383-386
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• 2005

Low frequency heavy-weight impact noise is the most irritating noise in Korean high-rise reinforced concrete apartment buildings. This low frequency noise is generated by foot traffic due to the fact that Koreans do not wear shoes at home. The transmission of the noise is facilitated by a load bearing wall structural system without beams and columns which is used in these buildings. In order to control low frequency heavy-weight impact noise, floating floors using isolation materials such as glass-wool mat and poly-urethane mat are used. However, it was difficult to control low frequency heavy-weight impact sound using isolation material. In this study, reinforcement of concrete slab using beams and plate was conducted. Using the FEM analysis, the effect of concrete slab reinforcement using FRP(fiber-glass reinforced plastic) on the bang machine impact vibration acceleration level and sound were conducted at the standard floor impact sound test building. The $3{\sim}4dB$ floor impact vibration acceleration level and impact sound pressure level were reduced and the natural frequency of slabs were changed.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.293-303
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• 2012

최근 건설기술의 발전에 따라 구조물이 대형화, 고층화, 장대화되고 있으며, 동시에 다양한 기능을 수행하고 있다. 그러나 요즘 들어 그 빈도수가 증가하고 있는 충돌 사고나 테러에 의한 폭발, 화재 등에 의한 극한하중이 상기의 구조물에 작용할 경우, 구조물의 손상뿐만 아니라 인명과 재산의 피해 정도가 상당히 커질 수 있다. 특히, 충격이나 폭발하중은 구조물에 작용하는 압력 또는 하중이 매우 짧은 시간에 발생하게 되고, 이러한 하중을 받는 구조물은 준-정적(quasi-static) 하중을 받는 구조물과는 다른 응답을 나타내게 되며 반드시 변형률 속도와 손상 효과를 고려해서 설계가 이루어져야 한다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 슬래브의 충격저항성능 향상을 위해서 강섬유를 전체 부피의 0%에서 1.5%까지 혼입하고, 두 가지 종류의 FRP 시트를 인장부에 보강하여 저속 충격하중에서의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 FRP 시트를 인장부에 보강할 경우에 최대 충격하중 및 소산에너지, 파괴 시의 타격 횟수가 증가하였으며, 최대 처짐 및 회전각은 감소하여 충격저항성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 추후 극한하중에 노출될 수 있는 주요 시설물의 설계 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이 논문에서는 두 가지 종류의 FRP 시트로 보강된 강섬유 보강 콘크리트 슬래브의 저속 충격하중에서의 동적응답을 해석하기 위하여 외연적 시간적분에 기초한 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였으며, 해석 결과 오차율 5% 이내로 비교적 정확하게 최대 처짐을 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.21-30
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• 2011

콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.941-944
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• 2008

PVA 섬유, 강섬유를 다량으로 혼입한 고인성 시멘트 복합체가 개발되고 이를 구조물에 활용하고자 하는 연구가 전 세계적으로 수행되고 있다. DFRCC는 경제적 효율성을 고려한다면 현재까지 구조물 전체 부분에 적용하기보다는 특별한 요소나 보수재료서 적용하는 것이 경쟁력이 있을 것으로 사료된다. 저자들은 DFRCC를 FRP-콘크리트 합성 바닥판과 습식 스프레이 보수공법에 적용하는 기술을 개발하고 있다. FRP-콘크리트 합성 바닥판에 적용할 경우에는 현장 적용하여 3개월 경과하더라도 구조성능 또는 내구성능이 저하되는 문제가 발생하지 않았고 매우 양호한 상태를 유지하였다. 그리고 국산 PVA 섬유 사용 DFRCC 보수 모르타르를 20년이 경과된 하수박스암거에 적용한 경우에는 한 결과, 일본산 PVA 섬유를 사용한 경우와 차이가 거의 없었다. 관련 규격인 KS F 4042의 압축 및 휨 강도기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다. 이상과 같이 DFRCC를 구조물에 적용할 경우에는 구조물 종류에 따라서 경제적으로 성능 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권5호
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• pp.561-584
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• 2006

The paper presents results of parametric studies, and an overall approach for the design of a modular bridge system which incorporates a steel-reinforcement free concrete slab cast on top of carbon FRP stiffened deck panels which act as both structural formwork and flexural reinforcement, spanning between hollow box type FRP girders. Results of the parametric studies are highlighted to elucidate important relationships between critical configurational parameters and empirical equations based on numerical studies are presented. Results are discussed at the level of the individual deck and girder components, and as a slab-on-girder bridge system. An overall design methodology for the components and bridge system including critical performance checks is also presented.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.85-94
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• 2016

이 연구에서는 철근콘크리트 구조물 보강의 결합재로서 기존의 에폭시 재료가 가지는 한계를 극복하기 위하여 개발된 실라놀기를 이용한 친수성 화학 그라우트재(hydrophilic chemical grout using silanol, HCGS)를 소개하고 FRP 시트 보강공법을 적용한 슬래브 부재의 휨 실험을 수행하였다. 보강공법이 적용되지 않은 기준실험체, 슬래브와 FRP 시트를 기존의 에폭시로 부착한 실험체, 그리고 HCGS를 적용하여 시트를 부착한 실험체를 각 1개씩 총 3개의 슬래브에 대한 실험연구를 수행하였다. 또한, FRP 시트로 휨 보강된 슬래브 부재의 해석에 적합하도록 계면 수평전단력을 고려할 수 있는 휨 거동 해석모델을 개발하였다. 해석모델로 실험체들의 거동을 평가한 결과, 보강 실험체들은 휨 파괴 시점 전까지 완전합성에 매우 근접한 거동을 나타내는 것으로 평가되었으며, 특히, HCGS를 적용한 보강 실험체는 기존 에폭시의 한계를 극복하는 특성을 가지면서도 에폭시를 적용한 실험체와 유사한 휨 보강 성능을 나타내었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.1003-1006
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• 2003

In recent years, FRP plates have been studied for flexural reinforcement of RC structures due to easy installation and good Quality control. This study presents experimental field test results for the effectiveness of flexural reinforcement of the RC slab using external prestressing with thin CFRP strips made by the pultrusion process. It was demonstrated that flexural strength was considerably increased with relatively easy installation when compared to the other methods used for the composite reinforcement.