• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권1호
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• pp.123-131
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• 2020

The bond performance of glass fibre reinforced polymer (GFRP) bars and that of steel bars embedded in Alkali Activated Cement (AAC) concrete are analysed and compared using pull-out specimens. The bond failure modes, the average bond strength and the free end bond stress-slip curves are used for comparison. Tepfers' concrete ring model is used to further analyse the splitting failure in ribbed steel bar and GFRP bar specimens. The angle the bond forces make with the bar axis was calculated and used for comparing bond behaviour of ribbed steel bar and GFRP bars in AAC concrete. The results showed that bond failure mode plays a significant role in the comparison of the average bond stress of the specimens at failure. In case of pull-out failure mode, specimens with ribbed steel bars showed a higher bond strength while specimens with GFRP bars showed a higher bond stress in case of splitting failure mode. Comparison of the bond stress-slip curves of ribbed steel bars and GFRP bars depicted that the constant bond stress region at the peak is much smaller in case of GFRP bars than ribbed steel bars indicating a basic bond mechanism difference in GFRP and ribbed steel bars.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.112-121
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• 2013

FRP 보강근을 사용한 경량콘크리트 구조체는 부식방지 및 자중감소의 효과를 동시에 기할 수 있는 이점이 있어서 추후 그 활용이 기대될 수 있다. 그러나 경량콘크리트와 FRP 보강근을 사용하여 보강근의 내부슬립 없이 외력에 저항할 수 있는 구조체를 만들기 위해서는 경량콘크리트와 FRP 보강근 사이의 부착특성을 파악하는 것이 대단히 중요하다. 그동안 보통콘크리트와 FRP 보강근 사이의 부착거동에 대하여는 많은 연구가 있어 왔으나 경량콘크리트와 FRP 보강근 사이의 부착거동에 대하여는 현재까지 연구결과가 대단히 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 경량콘크리트와 보강근 표면에 나선형태의 이형을 갖는 GFRP 보강근 사이의 부착특성을 조사하였다. 비교목적으로 보강근 종류, 콘크리트 종류, 경량콘크리트 강도종류의 실험변수를 고려하여 인발실험체들을 제작하고 실험을 행하였다. 실험분석 결과, 보통콘크리트와 철근을 사용한 실험체의 부착강도를 1.0으로 하였을 때 경량콘크리트와 나선형태의 이형을 갖는 GFRP 보강근을 사용한 실험체의 부착강도는 0.49로 나타났다.

• Computers and Concrete
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• 제27권4호
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• pp.305-317
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• 2021

The bond between the concrete and bar is a main factor affecting the performance of the reinforced concrete (RC) members, and since the steel corrosion reduces the bond strength, studying the bond behavior of concrete and GFRP bars is quite necessary. In this research, a database including 112 concrete beam test specimens reinforced with spliced GFRP bars in the splitting failure mode has been collected and used to estimate the concrete-GFRP bar bond strength. This paper aims to accurately estimate the bond strength of spliced GFRP bars in concrete beams by applying three soft computing models including multivariate adaptive regression spline (MARS), Kriging, and M5 model tree. Since the selection of regularization parameters greatly affects the fitting of MARS, Kriging, and M5 models, the regularization parameters have been so optimized as to maximize the training data convergence coefficient. Three hybrid model coupling soft computing methods and genetic algorithm is proposed to automatically perform the trial and error process for finding appropriate modeling regularization parameters. Results have shown that proposed models have significantly increased the prediction accuracy compared to previous models. The proposed MARS, Kriging, and M5 models have improved the convergence coefficient by about 65, 63 and 49%, respectively, compared to the best previous model.

• Advances in concrete construction
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• 제2권1호
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• pp.1-11
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• 2014

This paper demonstrates an experimental study to evaluate the effects of environmental exposures on the bond between ribbed Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) reinforcing bars and concrete. The equation recommended by ACI 440-1R-06, for the bond stress,was evaluated in this study. A total of 16 pullout samples, 12with GFRP bars and 4with steel bars, were exposed to two different harsh environments for different periods of time. The exposed harsh environments included direct sun exposure and cyclic splash zone sea water. The variation in the shear (bond) strengths before and after exposure was considered as a measure of the durability of the bond between GFRP bars and concrete.Experimental results showed there is no significant difference of the bond strength between 60 and 90 days of exposures.It also showed that the empirical equation of the bond stress calculated by ACI 440-IR-06 is very conservative.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.49-50
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• 2010

본 연구에서는 인발시험에 따른 실험적 분석을 통해 고온상태의 콘크리트에서 리브 형태의 GFRP rebar의 부착거동을 분석하였다. 콘크리트에 부착된 리브 형태의 GFRP rebar의 인발실험을 통해 부착 응력에 따른 정확한 인발 곡선 결과를 도출하였으며, 이를 위해 콘크리트 표면 주위를 물고 떨어지는 뽑힘 파괴를 유도하였다. 본 연구는 온도 영향에 따른 부착응력을 분석하였다. 실험실 온도에 따른 부착응력 시험 결과 비교적 높은 부착강도를 보였으나 콘크리트 내부 온도가 증가함에 따라 부착응력은 감소하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.383-391
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• 2008

이 연구에서는 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 변화하는 GFRP 보강근의 부착 특성을 조사하였다. 실험에서는 3종류의 콘크리트에 배근된 27개의 보강근의 부착응력-부착미끌림 관계를 측정하였다. 하중가력이 종료한 후에 실험체를 절단하여 고강도콘크리트가 GFRP 보강근의 부착에 미치는 영향을 살펴보았다. 실험 결과에 의하면 GFRP 보강근의 부착파괴면은 철근과 상이하게 2개의 면으로 구분되었다. 파괴면은 콘크리트와 외피 사이의 파괴면과 외피와 섬유보강근 사이의 파괴면으로 구분 할 수 있었다. 이와 같은 GFRP 보강근의 부착파괴면은 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 콘크리트의 접착력과 외피의 접착력의 상호관계에 따라서 달라졌다. GFRP 보강근의 부착강도는 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 증가하였지만, 증가 비율은 철근의 부착강도보다 낮았다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.189-192
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• 2005

Glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars gain increasingly more attention as a reinforcing option for concrete because of their corrosion resistance and non-magnetism. GFRP reinforcement for concrete does not have the same shape as steel reinforcement. Therefore, the bond performance of FRP bars, unlike that of steel, is dependent on their design, manufacture and mechanical properties. This paper studied the effect of high strength concrete on the bond strength of GFRP bars. Twenty-nine specimens having different compressive strength of concrete were tested in order to examine the bond behavior of GFRP bars.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.133-136
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• 2008

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 유리섬유 보강근(Glass Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 GFRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 GFRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 GFRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. GFRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된 일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하였다. 또한 이를 통하여 단조하중을 받는 GFRP 보강근의 부착응력-미끄럼 관계를 제안하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.809-815
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• 2011

철근과 GFRP bar의 콘크리트 및 PVA가 사용된 ECC에서의 부착-미끌림 관계를 실험을 통해 평가하였다. 총 8개의 최대하중 발현 이후 파괴 모드가 크게 변경되고 부착강도의 증진을 예상할 수 있는 PVA 및 PE가 2% 부피비로 혼입된 ECC로 제작된 RILEM 기준에 따른 실험체가 제작되었다. 이 연구의 목적은 ECC 및 GFRP가 사용되었을 경우 하중-변위 관계 및 부착응력-미끌림 관계를 다음과 같은 변수에 따라 파악하는 것이다. 1) 콘크리트의 종류(보통 콘크리트, 섬유보강 콘크리트), 2) 보강근의 직경(10 mm, 13 mm) 실험 결과 콘크리트와 ECC는 철근에 대한 실험체는 유사한 거동을 하였지만 GFRP에 대해서는 서로 다른 거동을 보였다. 기존 연구로 제안된 평가 방법은 실험 결과와 유사한 값을 나타내었지만 부착강도를 과대평가하는 경향을 보였으며 설계기준으로도 사용되는 ACI 위원회 제안식은 보수적인 결과를 타나내었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권4호
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• pp.593-610
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• 2016

In this study, an innovative and smart glass fiber-reinforced polymer (GFRP) hybrid bar was developed for stronger durability of concrete structures. As comparing with the conventional GFRP bar, the smart GFRP Hybrid bar can promise to enhance the modulus of elasticity so that it makes the cracking reduced than the case when the conventional GFRP bar is used. Besides, the GFRP Hybrid bar can effectively resist the corrosion of conventional steel bar by the GFRP outer surface on the steel bar. In order to verify the bond performance of the GFRP hybrid bar for structural reinforcement, uniaxial pull-out test was conducted. The variables were the bar diameter and the number of strands and pitch of the fiber ribs. Tensile tests showed a excellent increase in the modulus of elasticity, 152.1 GPa, as compared to that of the pure GFRP bar (50 GPa). The stress-strain curve was bi-linear, so that the ductile performance could be obtained. For the bond test, the entire GFRP hybrid bar test specimens failed in concrete splitting due to higher shear strength resulting in concrete crushing as a function of bar deformation. Investigation revealed that an increase in the number of strands of fiber ribs enhanced the bond strength, and the pitch guaranteed the bond strength of 19.1 mm diameter hybrid bar with 15.9 mm diameter of core section of deformed steel the ACI 440 1R-15 equation is regarded as more suitable for predicting the bond strength of GFRP hybrid bars, whereas the CSA S806-12 prediction is considered too conservative and is largely influenced by the bar diameter. For further study, various geometrical and material properties such as concrete cover, cross-sectional ratio, and surface treatment should be considered.