• Steel and Composite Structures
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• 제34권1호
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• pp.91-105
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• 2020

Steel-concrete composite beam with profiled steel sheet has gained its popularity in the last two decades. Due to the ageing of these structures, retrofitting in terms of flexural strength is necessary to ensure that the aged structures can carry the increased traffic load throughout their design life. The steel ribs, which presented in the profiled steel deck, limit the use of shear connectors. This leads to a poor degree of composite action between the concrete slab and steel beam compared to the solid slab situation. As a result, the shear connectors that connects the slab and beam will be subjected to higher shear stress which may also require strengthening to increase the load carrying capacity of an existing composite structure. While most of the available studies focus on the strengthening of longitudinal shear and flexural strength separately, the present work investigates the effect of both flexural and longitudinal shear strengthening of steel-concrete composite beam with composite slab in terms of failure modes, ultimate load carrying capacity, ductility, end-slip, strain profile and interface differential strain. The flexural strengthening was conducted using carbon fibre reinforced polymer (CFRP) or steel plate on the soffit of the steel I-beam, while longitudinal shear capacity was enhanced using post-installed high strength bolts. Moreover, a combination of both the longitudinal shear and flexural strengthening techniques was also implemented (hybrid strengthening). It is concluded that hybrid strengthening improved the ultimate load carrying capacity and reduce slip and interface differential strain that lead to improved composite action. However, hybrid strengthening resulted in brittle failure mode that decreased ductility of the beam.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.385-392
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• 2011

이 연구에서는 기존 철근콘크리트 건물의 보-기둥 접합부 및 내진 성능의 개선을 위해 보-기둥 접합부 영역을 기존의 강판 및 FRP보강재(탄소섬유 쉬트, 매입형 탄소섬유봉)를 사용하여 보강한 후 내진 성능을 평가 하였다. 총 6개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 내진 성능을 평가하였으며, 이 연구의 실험 결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기존 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 접합부 영역(LBCJ 시리즈)를 보강한 결과 초기 재하시 접합부 영역의 균열 억제 효과와 재하 전 과정을 통하여 보강재의 구속 효과로 인하여 균열 억제 효과가 커서 안정적인 파괴 형태 및 내력 향상 효과를 나타내었다. 기존 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 내진 성능을 개선하기 위하여 철근콘크리트 보-기둥 접합부 FRP보강 기술 적용 실험체 LBCJ 시리즈는 표준실험체 LBCJC와 비교하여 최대 내력은 26~50% 증가하였다. 그리고 에너지 소산 능력은 변위 연성 4에서 13.0~14.4% 증가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.169-176
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• 2010

일반적으로 폴리우레아는 부착성능, 신장률, 투수 저항성이 매우 높아서 구조물의 방수 코팅재료로 많이 사용되고 있다. 또한, 스프레이건을 이용하여 쉽고 빠르게 작업이 가능하며, 약 30초 이내에 경화가 되기 때문에 시공성도 매우 뛰어나 우수한 기능성 재료로 각광받고 있다. 그러나, 건설산업에서 폴리우레아는 대부분이 방수코팅재료로 사용되고 있으며, 구조물의 성능을 향상시키는 보강재로 사용하기 위한 연구는 전무하다. 따라서, 본 연구는 폴리우레아를 일반 구조물의 보강재로 사용하기 위한 기초적인 연구로 폴리우레아의 구성성분의 변화에 따른 영향을 파악하고자 한다. 또한, 개발된 폴리우레아의 구조 보강성능을 확인하기 위하여, RC 보와 슬래브를 제작하여 휨 성능 실험을 수행하였다. 실험 결과, 폴리우레아는 콘크리트 시험체와 일체거동을 보이며, 연성과 강성이 상승하는 것으로 나타났다. 그러나, 섬유시트와 폴리우레아로 2중 보강한 시편은 오히려 섬유시트만으로 보강한 시편보다 낮은 성능을 보이는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.795-802
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• 2007

최근 탄소섬유를 보강재로 사용한 구조 부재의 휨 거동에 관한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 대부분의 연구는 FRP를 이용한 설계법의 개발과 구조 성능 평가에 초점이 맞추어져 있기 때문에 장기적으로 보강재 또는 부착 상태의 변화에 따른 구조 성능 변화 등과 같은 현상을 반영하기에는 아직까지 부족한 점이 있다. 이에 따라 현재까지 보강된 FRP의 성능 저하에 따른 구조물의 구조 내력 저하에 대하여 구체적인 방안이 제시되기 위해서는 많은 사례 조사와 물성 변화를 고려한 구조물의 거동 특성 변화에 대한 지속적인 연구가 요망된다. 본 연구에서는 시간에 따라 저하되는 부착률의 변화에 따른 구조 성능의 변화를 관찰하고자, CFS의 부착률 변화와 부착 형태의 차이에 의한 거동 차이를 실험을 통해 밝히고, 기존 제안식을 이용하여 부착률과 부착 형태 차이에 따른 구조 성능 변화를 예측함으로써 CFS로 보강된 이후 부착률이 저하된 경우에 대한 거동 특성 평가방안을 제시하였다. 또한, 비선형 단면 해석을 통하여 실험 결과와 비교 검토하여 적정 해석 방법을 제시하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제8권2호
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• pp.113-119
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• 2008

Recently, fiber reinforced polymers(FRP) composite materials are used extensively in the rehabilitation of concrete structural members. A main application is to wrap beams and columns using the continuous fibers sheets to improve their strength and ductility. The corner chamfering affects significantly the performance of the continuous fibers sheets, and could lead to environmental problem with waste and dust. The main purpose of this paper is to verify the effect of corner conditions on the strength of the continuous fiber sheets, and to introduce new attached components which can avoid environmental problem. A total of 15 specimens were tested and carefully checked for three types of continuous fiber sheets(carbon, glass, and aramid) and three types of corner conditions(non-chamfering, chamfering, and device attaching). It is proved that the devices proposed in this research have some capabilities to use for RC member. But additional research will be needed for commercializing.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.635-642
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• 2003

최근들어 노후화된 교량의 증가에 따라 바닥판의 보강효과에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으나 대부분의 연구는 실험실 수준에 국한되어 있으며, 구조물의 피로거동은 이동하중이 아닌 고정반복하중에 의한 연구가 집중적으로 시행되고 있다. 본 연구에서는 이동하중의 영향을 반영하기 위하여 국내에서 실측된 축하중으로 활하중 모델을 제시하였다. 확률론적 해석과 신뢰성 해석을 적용하여 탄소섬유쉬트와 격자형 탄소섬유로 성능향상된 바닥판의 보강효과 및 연장수명을 예측한 결과 성능향상 된 설계 2등급의 교량바닥판은 일반적인 증가 차량하중에 대하여 사용기간동안 충분한 내하력뿐만 아니라 충분한 피로거항성을 갖는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.922-933
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• 2002

교량바닥판의 손상이 구조물의 내구성, 안전성 및 기능에 영향을 미치기 때문에 손상된 바닥판의 성능향상을 위하여 섬유보강재를 사용한 구조물보강 사례가 증가하고 있다. 그러나 최근의 연구들이 구조물의 정적거동에 국한되어 있는 상이며, 피로거동에 대한 연구는 극히 제한적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 쉬트형 유리섬유보강재로 보강된 11개의 바닥판시험체에 대하여 정적 및 피로실험을 실시하여 구조거동을 실험적으로 검증하고자 하였다. 정적실험변수는 보강방향에 따른 보강량을 변수로 하였으며, 정적시험결과로부터 나타난 무보강시험체와 보강시험체의 최대하중에 기초하여 피로시험시의 응력수준을 선정하였다. 시험결과 보강된 바닥판의 경우 균열진전에 대한 저항성이 증진되는 것으로 나타났으며, 응력분배 효과 또한 뛰어난 것으로 나타났다. 이와 함께 피로시험결과 컴플라이언스 변화정도 역시 무보강바닥판에 비하여 효과적으로 감소하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6A호
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• pp.457-464
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• 2011

본 연구에서는 경질형 폴리우레아로 보강된 RC 슬래브의 보강성능과 파괴거동을 파악하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 보강성능을 평가하기 위해 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체와 기존의 보강재로 사용되는 탄소섬유시트와 유리섬유시트를 부착한 시험체, 무보강 시험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 구조물의 보강성능에 큰 영향을 미치는 부착성능 평가도 수행하였다. 휨 성능 평가결과로는 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 무보강 시험체보다 높은 휨 성능을 보였지만 섬유시트를 부착한 시험체보다는 다소 낮은 휨 성능을 나타내었다. 하지만 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 탄성범위를 넘어선 소성구간에서의 연성거동은 우수한 것으로 나타났다. 부착성능 결과에서는 모든 시험체의 부착성능이 표준부착 강도인 1.5 MPa 이상의 값으로 높게 나타났다. 또한, 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 섬유시트의 보강방법에 사용되는 에폭시 레진을 사용하지 않아도 인장용 지그와 경질형 폴리우레아의 탈락이 일어나지 않고 콘크리트 모재와의 탈락이 발생한 것으로 나타나 경질형 폴리우레아를 콘크리트의 보강재로 사용 할 경우 부착성능의 저하로 인한 보강효과의 성능저하는 일어나지 않을 것으로 확인되었다.