• 제목/요약/키워드: FRP strengthening sheet

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탄소섬유막대로 보강한 철근콘크리트 보의 보강효과에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Strengtheing Effect of Reinforced Concrete Beams Strengthened by CFRP Rod)

  • 박성무;김재훈;박광섭
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제4권3호
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    • pp.85-91
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    • 2004
  • 최근 FRP(fibre-reinfored plastic)를 이용하여 기존 RC구조물을 보수보강하는 방법이 각광받고 있다. CFRP plate나 sheet의 형태로 외부에 부착하는 방법이 FRP보강의 주류를 이루어 왔으나, 판단부에서 발생되는 응력집중으로 부착판이 박락하여 조기 파괴되는 경우가 많은 연구를 통해서 밝혀졌다. 따라서 기존 콘크리트구조물에 홈을 형성하여 FRP막대의 형태로 외부에 매립함으로써 이러한 조기파괴의 개선하려는 공법이 개발되었다. 본 실험은 이러한 매립형공법의 보강효율을 조사하고, 각국에서 제시하고 있는 기존 휨 이론에 대한 적용여부를 검토함에 그 목적이 있다.

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외부긴장 보강을 위한 CFRP 판의 정착부 거동 실험 (Experimental Study on the Behaviore of Anchorage for Externally Prestressed CFRP Laminate)

  • 유영준;박종섭;박영환;정우태;강재윤
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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    • pp.17-20
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    • 2004
  • FRP strengthening system that bonds FRP sheet or laminate underneath structure has been used popularly thesedays. The failure of this bonding system occurs mainly at the interface of bonded surface abruptly. So it is difficult to expect the failure and FRP can't show its full material capacity that makes it uneconomically. By that reason, KICT proposed a system to install FRP aminate to structure for strengthening not by bondging but by unbonding. It is to install both ends of FRP laminate by anchoring underneath structure without bonding. Then, the failure is not an interfacial problem any more, it is governed by mechanical anchoring. This paper includes an experimental study about anchoring system for prestressing CFRP laminate.

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확률.신뢰도에 기초한 표면매립보강(NSM) 콘크리트 철도교의 휨보강비 산정 (Suggestion of Flexural Strengthening Ratio of NSM Strengthened Concrete Railroad Bridge based on Probability and Reliability)

  • 오홍섭;심종성;주민관;이기홍;박지수
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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    • pp.121-124
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    • 2008
  • FRP를 적용하는 대표적인 보강공법으로는 외부부착공법으로서, FRP Plate 또는 fiber sheet를 사용하여 노후화된 보강면에 FRP 보강재를 부착하는 형식이다. 하지만, 이러한 외부부착공법은 FRP보강재의 인장특성을 충분히 발휘하지 못하는 단점이 있다. 따라서 외부부착공법의 단점을 보완하기 위해 표면매립공법, 즉, Near Surface Mounted(이하 NSM)공법이 제안되었다. 이는 FRP 보강재를 매립함으로써 부재와 보강재의 부착 성능을 증가시킴에 따라 효율적인 응력전달 및 조기 debonding을 사전에 방지할 수 있으며, 이로 인해 FRP 보강재의 인장특성이 효율적으로 발휘될 수 있다. 효율적인 NSM 보강을 위해서는, 구조물에 가해지는 하중, 구성재료, 구조물의 기하학적 형상 등이 갖는 불확실 특성을 반영하여, 보강 후 구조물의 신뢰도를 기준으로 한 보강성능 평가가 필요하다. 본 연구에서는 노후화된 철도교 실교량 모델을 선정하여 외부하중, 재료 및 기하학적 형상의 불확실성을 Monte Carlo Simulation확률기법을 적용하여 그 분포특성을 분석한 후, NSM 보강에 대한한계상태 함수를 통해 목표신뢰도에 부합할 수 있는 휨보강비를 도출하고자 하였다. 해석결과 LS-25하중을 상회하는 내하력 증진효과를 확률분포로써 확인할 수 있었다. 따라서 확률신뢰성기법을 적용한 보강설계의 유효성을 확인할 수 있었으며, 추후 다양한 보강공법으로의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

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아라미드섬유쉬트로 휨 보강된 RC보의 부착파괴 방지 상세에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study to Prevent Debdonding Failure of RC Beams Strengthened by Aramid Fiber Sheets)

  • 최기선;유영찬;김긍환
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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    • pp.84-87
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    • 2004
  • Nominal flexural strength of RC members strengthened with FRP sheets is generally based on the tensile strength of composite materials obtained from coupon tests. This method is based on the assumption that bond failure does not occur until the FRP sheet reaches its rupture strength. According to the previous researches, however, bond failure often occurs before the FRP sheet reaches its rupture strength. Some attempts were made to control debonding failure by increasing the bonded length of sheet or wrapping the section around their side of the member(U-wrap). In this study, the flexural failure mechanism of RC beams strengthened with AFRP sheets with different bond lengths is investigated. Their strengthening details to prevent the premature debonding failure are also suggested and its effectiveness is verified.

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하이브리드 효과를 주는 탄소섬유와 유리섬유의 최적 조합비 (Optimum Combination of Carbon and Glass Fiber Composite to Obtain the Hybrid Effect)

  • 송형수;민창식
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제23권4호
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    • pp.405-411
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    • 2011
  • 철근콘크리트 구조물의 보강에 자주 사용하는 탄소 섬유나 유리 섬유 대신에 이 두 가지 섬유를 동시에 사용하여 하이브리드 효과를 얻기 위한 연구를 시도하였다. 하이브리드 효과를 얻기 위해서는 탄소 섬유와 유리 섬유를 적절한 비율로 조합해야 되며, 이러한 비율로 제작된 실험체를 이용하여 하이브리드 FRP 직접 인장 실험을 수행할 수 있다. 하이브리드 FRP 실험체는 직조된 섬유 시트를 이용하는 현장과 다르게, 섬유를 직접 조합해야 하는 이유로 작업이 쉽지 않다. 따라서 이 연구에서는 고강도 탄소 섬유와 E형 유리 섬유의 조합에 따른 1축 직접 인장 실험체의 제작 방법을 제안하여 실험을 통하여 하이브리드 효과를 분석하였다. 하이브리드 FRP로 가장 적합한 섬유 조합은 연성 지수, 탄성계수 및 응력-변형률 곡선을 비교한 결과 연성 K형 에폭시를 사용한 유리 섬유 : 탄소 섬유 = 9 : 1(체적비)가 가장 적합한 것으로 평가되었다.

CFS 및 CFRP로 전단보강된 RC보의 전단보강효과 비교연구 (A Comparative Study on the Shear-Strengthening Effect of RC Beams Strengthened by CFS or CFRP)

  • 심종성;김규선;황성욱;김정구;이석무
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1997년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.697-702
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    • 1997
  • This study presents test results of RC beams strengthened by carbon fiber sheet (CFS) or carbon fiber reinforced plastics (CFRP) for increasing shear resistance. Fifteen specimens were tested, and the test was performed with different parameters including the type of strengthening materials (CFS, CFRP), shear-strengthening methods (wing type, jacket type, strip type), strip-spacing, strengthening direction of FRP. The results show that shear-damaged RC beams strengthened by either CFS or CFRP have more improved the shear capacity.

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Finite element modeling of reinforced concrete beams externally bonded with PET-FRP laminates

  • Rami A. Hawileh;Maha A. Assad;Jamal A. Abdalla; M. Z. Naser
    • Computers and Concrete
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    • 제33권2호
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    • pp.163-173
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    • 2024
  • Fiber-reinforced polymers (FRP) have a proven strength enhancement capability when installed into Reinforced Concrete (RC) beams. The brittle failure of traditional FRP strengthening systems has attracted researchers to develop novel materials with improved strength and ductility properties. One such material is that known as polyethylene terephthalate (PET). This study presents a numerical investigation of the flexural behavior of reinforced concrete beams externally strengthened with PET-FRP systems. This material is distinguished by its large rupture strain, leading to an improvement in the ductility of the strengthened structural members compared to conventional FRPs. A three-dimensional (3-D) finite element (FE) model is developed in this study to predict the load-deflection response of a series of experimentally tested beams published in the literature. The numerical model incorporates constitutive material laws and bond-slip behavior between concrete and the strengthening system. Moreover, the validated model was applied in a parametric study to inspect the effect of concrete compressive strength, PET-FRP sheet length, and reinforcing steel bar diameter on the overall performance of concrete beams externally strengthened with PET-FRP.

탄소섬유복합체로 보강된 RC부재의 보강재 강성에 따른 휨 보강성능 (Flexural Performance of RC Beams Strengthened with Diffrent Amount of CFRP Composite)

  • 유영찬;최기선;김긍환
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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    • pp.129-132
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    • 2006
  • It is generally reported that most of RC beams strengthened with simply bonded FRP composite is failed by FRP debonding. Also, the flexural performance of RC member strengthened with FRP composite can be calculated using the effective strain of FRP. The effective strain as a result of the debonding failure depends on many variables, such as FRP stiffness including the thickness($t_f$) and modulus of elasticity($E_f$), the amount of FRP but the FRP stiffness is reportedly the most influential. The purpose of this paper, therefore, is to examine effects of FRP stiffness on the flexural strengthening of RC beams. 4 different stiffness of CFRP composite including CFRP sheet and laminae were selected. From the tests, it was found that the flexural performance of RC beams strengthened with CFRP composite can be calculated based on the effective strain of the CFRP composite and the effective strain is inversely proportional to the CFRP stiffness.

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선하중(先荷重)을 받은 RC보의 CFRP-Rod 휨보강 효과에 대한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Flexural Behavior of Pre-loaded RC Beams Strengthened with CFRP-Rod)

  • 예상민;천우철;강주원;박성무
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제7권1호
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    • pp.79-85
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    • 2007
  • FRP를 이용한 보강법 중에서도 기존에 일반적으로 행해진 보강법은 Plate 또는 Sheet의 형태로 콘크리트 표면에 부착하여 추가적인 강도를 발현하도록 하는 것이다. 그러나 조기 박락파괴, 부착면의 정리, 보강 단부의 앵커시공, 부착면에 대한 내화처리 등의 어려움이 많다. 이러한 문제점들에 대한 방안으로 막대(Rod) 형태인 CFRP-Rod를 보강모체에 홈을 파고 매립하는 NSMR(Near Surface Mounted Reinforcement)공법이 제안되었고, CFRP-Rod의 보강량, 길이, 간격 등의 변수에 의한 휨보강 능력의 평가에 대한 연구가 이루어져왔다. 그러나 구조물에서 CFRP-Rod의 보강은 어느 정도의 하중이 보강부위에 계속 재하된 상태로 보강이 이루어지게 되므로 본 연구에서는 보강전에 가해지는 선하중(Pre-loading)의 크기를 주요변수로 선하중의 크기에 따른 구조물의 거동 특성을 분석하고자 하였고, 선하중의 크기의 결정은 무보강 시험체의 공칭모멘트와의 비로 결정하였다.

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Predicting and analysis of interfacial stress distribution in RC beams strengthened with composite sheet using artificial neural network

  • Bensattalah Aissa;Benferhat Rabia;Hassaine Daouadji Tahar
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제87권6호
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    • pp.517-527
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    • 2023
  • The severe deterioration of structures has led to extensive research on the development of structural repair techniques using composite materials. Consequently, previous researchers have devised various analytical methods to predict the interface performance of bonded repairs. However, these analytical solutions are highly complex mathematically and necessitate numerous calculations with a large number of iterations to obtain the output parameters. In this paper, an artificial neural network prediction models is used to calculate the interfacial stress distribution in RC beams strengthened with FRP sheet. The R2value for the training data is evaluated as 0.99, and for the testing data, it is 0.92. Closed-form solutions are derived for RC beams strengthened with composite sheets simply supported at both ends and verified through direct comparisons with existing results. A comparative study of peak interfacial shear and normal stresses with the literature gives the usefulness and effectiveness of ANN proposed. A parametrical study is carried out to show the effects of some design variables, e.g., thickness of adhesive layer and FRP sheet.