• Smart Structures and Systems
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• 제4권3호
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• pp.367-389
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• 2008

Shape Memory Alloys (SMAs) are unique materials with a paramount potential for various applications in bridges. The novelty of this material lies in its ability to undergo large deformations and return to its undeformed shape through stress removal (superelasticity) or heating (shape memory effect). In particular, Ni-Ti alloys have distinct thermomechanical properties including superelasticity, shape memory effect, and hysteretic damping. SMA along with sensing devices can be effectively used to construct smart Reinforced Concrete (RC) bridges that can detect and repair damage, and adapt to changes in the loading conditions. SMA can also be used to retrofit existing deficient bridges. This includes the use of external post-tensioning, dampers, isolators and/or restrainers. This paper critically examines the fundamental characteristics of SMA and available sensing devices emphasizing the factors that control their properties. Existing SMA models are discussed and the application of one of the models to analyze a bridge pier is presented. SMA applications in the construction of smart bridge structures are discussed. Future trends and methods to achieve smart bridges are also proposed.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.77-85
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• 2020

본 연구에서는 2주탑 콘크리트 사장교를 대상으로 경계조건에 따른 지진 취약도 곡선을 작성하고, 경계조건이 교량의 지진 취약도에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 대상교량에 대한 해석모델이 Midas Civil을 사용하여 구축되었고 Fiber요소와 콘크리트, 철근의 재료모델을 적용하여 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 주탑과 보강형 사이의 경계조건을 강결, 비구속, 포트받침, 면진받침의 총 4가지로 구분하여 각각의 경계조건에 대해 지진 취약도 곡선을 작성하였다. 주탑의 소성힌지구간과 연결부, 케이블을 취약부재로 선정하고 이 부재들에 대해 지진 취약도 곡선을 작성하였다. 분석결과 주탑의 소성힌지구간과 연결부에서는 면진받침모델이 가장 낮은 손상확률을 나타내고, 케이블의 지진 취약도는 경계조건에 의한 영향이 다른 부재에 비해 크지 않은 것을 알 수 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제31권2호
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• pp.159-172
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• 2019

Strengthening of civil infrastructure with advanced composites have recently become one of the most popular methods. The use of Fiber Reinforced Polymer (FRP) strips plates and fabric for strengthening of reinforced concrete structures has well established design guidelines and standards. Research on the application of FRP composites to steel structures compared to concrete structures is limited, especially for shear strengthening applications. Whereas, there is a need for cost-effective system that could be used to strengthen steel high-way bridge girders to cope with losses due to corrosion in addition to continuous demands for increasing traffic loads. In this study, a parametric finite element study is performed to investigate the effect of applying thick CFRP strips diagonally on webs of plate girders on the shear strength of end-web panels. The study focuses on illustrating the effect of several geometric parameters on nominal shear strength. Hence, a formula is developed to determine the enhancement of shear strength gained upon the application of CFRP strips.

• Advances in Computational Design
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• 제2권2호
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• pp.147-168
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• 2017

Over the past couple decades, externally bonded fiber reinforced polymer (FRP) composites have emerged as a repair and strengthening material for many concrete infrastructure applications. This paper presents an analytical investigation of the use of carbon FRP (CFRP) for a specific problem that occurs in concrete bridge girders wherein the girder ends are damaged by excessive exposure to deicing salts and numerous freezing/thawing cycles. A 3D finite element (FE) model of a full scale prestressed concrete (PC) I-girder is used to investigate the effect of damage to the cover concrete and stirrups in the end region of the girder. Parametric studies are performed using externally bonded CFRP shear laminates to determine the most effective repair schemes for the damaged end region under a short shear span-to-depth ratio. Experimental results on shear pull off tests of CFRP laminates that have undergone accelerated aging are used to calibrate a bond stress-slip model for the interface between the FRP and concrete substrate and approximate the reduced bond stress-slip properties associated with exposure to the environment that causes this type of end region damage. The results of these analyses indicate that this particular application of this material can be effective in recovering the original strength of PC bridge girders with damaged end regions, even after environmental aging.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2003년도 춘계종합학술대회
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• pp.218-221
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• 2003

가입자선로 환경이 ADSL 전송성능에 미치는 요인을 조사하기 위해서 본 논문에서는 의사선로를 구성하여 실험, 분석하였다. ADSL 전송성능 저해요인중 선로의 거리, 케이블의 접속 방법, 브리지 탭, 인입선의 종류에 따르는 비교분석과 AM 방송 잡음의 영향에 대하여 관찰하였다. ADSL의 전송성능을 유지하기 위하여는 현재의 동선 선로를 사용하는 경우 환경조건에 적합하도록 개선하여 활용해야 할 것이며, 점차적으로는 전송특성이 우수한 광 케이블로 대체하여 나가야 할 것으로 판단된다.

• KCI Concrete Journal
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• 제12권1호
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• pp.57-68
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• 2000

The effect of structure size on the nominal strength of unidirectional fiber-polymer composites, failing by propagation of a kink band with fiber microbuckling, is analyzed experimentally and theoretically. Tests of novel geometrically similar carbon-PEEK specimens, with notches slanted so as to lead to a pure kink band (without shear or splitting cracks), are conducted. The specimens are rectangular strips of widths 15.875, 31.75. and 63.5 mm (0.625, 1.25 and 2.5 in and gage lengths 39.7, 79.375 and 158.75 mm (1.563, 3.125 and 6.25 in.). They reveal the existence of a strong (deterministic. non-statistical) size effect. The doubly logarithmic plot of the nominal strength (load divided by size and thickness) versus the characteristic size agrees with the approximate size effect law proposed for quasibrittle failures in 1983 by Bazant This law represents a gradual transition from a horizontal asymptote, representing the case of no size effect (characteristic of plasticity or strength criteria), to an asymptote of slope -1/2 (characteristic of linear elastic fracture mechanics. LEFM) . The size effect law for notched specimens permits easy identification of the fracture energy of the kink bandand the length of the fracture process zone at the front of the band solely from the measurements of maximum loads. Optimum fits of the test results by the size effect law are obtained, and the size effect law parameters are then used to identify the material fracture characteristics, Particularly the fracture energy and the effective length of the fracture process zone. The results suggest that composite size effect must be considered in strengthening existing concrete structural members such as bridge columns and beams using a composite retrofitting technique.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.921-924
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• 2008

강섬유의 분포 특성을 평가하는 방법으로는 X-ray 투과 방법, AC-impedance 분광기법 등이 효과적으로 적용되고 있는데, 이 방법들은 고가의 장비가 필요한 단점이 있다. 이 연구에서는 보편화되어 있는 디지털 카메라로 섬유보강 콘크리트의 절단면을 촬영하여 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 제시하였다. 평가 방법은 섬유의 검출 과정과 검출된 섬유의 위치 정보 및 단면에서의 형상을 바탕으로 분포 특성을 나타내는 계수를 구하는 과정으로 구성된다. 제안한 평가기법의 실효성과 섬 유보강 콘크리트의 타설 방법에 따른 유동방향에 따라 섬유의 분포 특성을 파악하기 위하여 두가지 타설 방법으로 제조한 섬유보강 콘크리트의 분포특성을 섬유분산성 계수, 단위 면적당 섬유 개수, 그리고 절단면에서 섬유의 기울어진 각도의 분포를 통하여 파악하였다. 또한 섬유의 분포 특성이 섬유보강 콘크리트의 역학적 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 실험 결과 섬유의 방향은 유동흐름이 큰 방향으로 배열하게 되어 단위 면적당 섬유의 개수가 제일 많아지게 되고, 분산성 또한 좋은 것으로 나타났다. 또한 타설방향에 따라 휨인장 강도가 50%정도 차이가 발생하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.556-565
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• 2002

콘크리트 교량 바닥판은 건조수축 및 온도변화 등에 의하여 초기 일차균열이 발생하고, 사용기간 동안 반복되는 차량하중의 크기와 철근 간격 등에 의하여 초기 균열이 이방향 균열로 점차 진전하게 된다. 바닥판의 거동을 효율적으로 향상시키기 위해서는 보강방향에 대한 고려가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 탄소섬유쉬트를 보강재로 사용한 경우의 보강된 바닥판에 대한 비선형 유한요소해석을 실시하였으며, 해석의 정확성을 높이기 위하여 보강된 바닥판의 경계조건과 재료성질을 시험조건과 부합될 수 있도록 모사하였다. 보강방향과 보강량에 대한 해석결과는 시험결과와 비교, 분석함으로써 정확성을 검증하였으며, 이와 함께 보강된 바닥판의 효율성을 검증하기 위하여 보강재량, 폭과 두께 등과 같은 보강변수에 의한 보강후의 구조적 효율성을 고찰하였다.

• Composites Research
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• 제27권1호
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• pp.1-6
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• 2014

Theories for composite material structures are too difficult for such design engineers for construction and some simple but accurate enough methods are necessary. The author has reported that some laminate orientations have decreasing values of $D_{16}$, $B_{16}$, $D_{26}$ and $B_{26}$ stiffnesses as the ply number increases. For such plates, the fiber orientations given above behave as specially orthotropic plates and simple formulas developed by the author. Most of the bridge deck structures on girders have large aspect ratios. For such cases further simplification is possible by neglecting the effect of the longitudinal moment terms $M_x$ on the relevant partial differential equations of equilibrium. In this paper, the result of the study on the subject problem is presented.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.543-550
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• 2007

건설 분야에서는 신소재인 FRP(fiber reinforced polymer) 복합재료는 그 경량성과 고강도로 점차 그 사용영역이 넓어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 FRP 소재의 성능을 평가하기 위하여 제2 진도대교를 원형(prototype)으로 하는 3차원 선형 모델링을 하였고 케이블 및 거더에 복합소재를 적용하여 해석하였다. 해석 결과는 Steel 케이블 및 보강형을 사용한 경우와 비교를 통하여 분석하였고 정적해석 및 모드해석을 수행하였다. 정적해석에서는 각 부재의 최대 응력 및 중앙 지점의 최대 처짐을 비교하였다. 사하중 감소 때문에 복합소재를 사용한 경우 상판의 처짐이 감소하는 것을 확인하였으며, 케이블의 단면을 감소시켜 해석함으로써 그 결과를 다시 보였다. 단면 감소, 모드해석에서는 진동수 비를 통해 Flutter의 발생 풍속을 비교하였다.