• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.11-18
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• 2012

철근콘크리트 구조물은 시간의 흐름과 환경의 변화에 의하여 노후화 및 부실화가 진행된다. 따라서 강도와 사용성이 저하되고, 결국에는 구조물 수명의 단축은 물론, 안전성도 줄어든다. 따라서 본 연구에서는 성능저하로 안전성이 떨어진 구조물의 내하력을 증진시키고, 기존 공법보다 내구성을 향상시켜서 구조물의 수명을 증가시키는 보강공법을 개발하고자 하였다. 이를 위해 보강재 양을 쉽게 조절할 수 있고 기존 콘크리트 구조물과 보강재를 일체화시킴으로서 하중재하 시에 보강재와 기존 콘크리트가 같이 거동할 수 있도록 진공함침을 이용하는 보강공법을 개발하였다. 휨 실험의 경우, 진공함침으로 2겹에 해당하는 보강, 섬유시트 2겹 보강, 진공함침으로 1겹 에 해당하는 보강, 섬유시트 1겹 보강, 무보강한 실험체의 순으로 최대강도를 보였다. 또한, 섬유보강재가 열악한 환경에 노출되었을 때의 내구성에 대한 확인결과, 모든 환경에 대한 잔류 인장강도가 90% 이상을 상회하였다. 이는 본 연구에 사용된 섬유보강재가 열악한 환경에 대해 저항성이 우수하기 때문으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제20권4호
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• pp.391-407
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• 2017

Fiber reinforced polymer (FRP) bars have been recently used to reinforce concrete members in flexure due to their high tensile strength and especially in corrosive environments to improve the durability of concrete structures. However, FRPs have a low modulus of elasticity and a linear elastic behavior up to rupture, thus reinforced concrete (RC) components with such materials would exhibit a less ductility in comparison with steel reinforcement at the similar members. There were several studies showed the behavior of concrete beams with the hybrid combination of steel and FRP longitudinal reinforcement by adopting the experimental and numerical programs. The current study presents a numerical and analytical investigation based on the data of previous researches. Three-dimensional (3D) finite element (FE) models of beams by using ANSYS are built and investigated. In addition, this study also discusses on the design methods for hybrid FRP-steel beams in terms of ultimate moment capacity, load-deflection response, crack width, and ductility. The effects of the reinforcement ratio, concrete compressive strength, arrangement of reinforcement, and the length of FRP bars on the mechanical performance of hybrid beams are considered as a parametric study by means of FE method. The results obtained from this study are compared and verified with the experimental and numerical data of the literature. This study provides insight into the mechanical performances of hybrid FRP-steel RC beams, builds the reliable FE models which can be used to predict the structural behavior of hybrid RC beams, offers a rational design method together with an useful database to evaluate the ductility for concrete beams with the combination of FRP and steel reinforcement, and motivates the further development in the future research by applying parametric study.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 2003년도 The Korea-Japan Joint Symposium
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• pp.65-66
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• 2003

Ternary blend fibers (TBFs) based on melt blends of PEN, PET, and TLCP were prepared by melt blending and spinning to achieve high performance fibers. The reinforcement effect and the TLCP fibrillar structure resulted in the improvement of mechanical properties for TBFs. Molecular orientation was an important factor in determining the tensile strength and modulus of TBFs. Another part of this research is silica nano-particle filled PEN composites were melt-blended to improve mechanical and physicalproperties, and processability. The tensile modulus and strength were improved adding silica nano-particles to the PEN. The decreased melt viscosity by the fumed silica resulted in the improvement of the processability. The fumed silica may act as a nucleating agent in the PEN matrix.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.255-260
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• 2003

The corrosion of steel rebars has been the major cause of the reinforced concrete deterioration. It is FRP rebar that is developed to solve problem of such steel rebar. FRP rebar in concrete structures should be used as a substitute of steel rebars for that cases in which aggressive environment produce high steel corrosion, or lightweight is an important design factor, or transportation cost increase significantly with the weight of the materials. But FRP rebar have only linearly elastic behavior; whereas, steel rebar has linear elastic behavior up to the yield point followed by large plastic deformation and strain hardening. Thus, the current FRP rebars are not suitable concrete reinforcement where a large amount of plastic deformation prior to collapse in required. The main objective of this study was to develop new type of hybrid FRP rebar. The manufacture of the hybrid FRP rebar was achieved pultrusion, braiding and filament winding techniques. Tensile and interlaminar shear test results of hybrid FRP rebar can provide its excellent tensile strength-strain behavior and interlaminar stress-strain behavior.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2013년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.38-39
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• 2013

In this study, in regard to fiber reinforced mortar mixing steel fiber and 4types of organic fiber, impact test was carried out. Because to predict fracture reduction performance with flexural, tensile strength when types of fiber were different as impact reduction performance of concrete is closely related with toughness such as flexural strength, tensile strength and fracture energy etc. As a result, enhancement of toughness by fiber reinforcement controls the spall of rear. On the other hand in case of steel fiber relatively turned up high toughness in appropriate load compared with organic fiber but in same mixing rate, impact reduction performance by projectile showed low performance due to few number of an individual of mixing.

• 한국항만학회지
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• 제14권4호
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• pp.463-473
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• 2000

Reinforcement with geotextiles have been used in the foundation soil to enhance the resistance of embankments to avoid failure through excessive deformation or shear in the foundation. It is improtant to know the amount of the strain and the displacement of buried geotextiles for the verification of the reinforcement behaviour. Full scale trial constructions were performed to check the deformational characteristics of the polyester(PET) mat which was used for the embankment reinforcement. Many instrumentation equipments including surface settlement plates, profile gauges and inclinometer casings were installed to observe the behaviour of the soft ground due to the soil embankment. 60 electrical resistance strain gauges and 9 vibrating wire LVDTs were installed 세 measure the deformation of the polyester mat. Results of various tests and geotextile, waterproofing and protection from the hazard environments were introduced. The proposed instrumentation method was effective for the monitoring or the geotextile behaviour. The direct attachment of electrical resistance strain gauges on the gertextile mat was able to measure small changes of the strain of geotextiles. At the end of the 5 month monitoring, 54 of 60 (93%) strain gauges and 7 of 9 (78%) displacement transducers survived all perils of the compaction impacts and the humidity. And the tensile strain of grotextiles increased as the ground displacement became larger. Though the observed strain of mats under the 3m high embankment load was less than 1%, the magnitudes of the strain according to the mat spreading method were different from each other.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.584-592
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• 2001

철근콘크리트보(reinforced concrete beam)는 콘크리트의 압축강도에 비해 낮은 인장강도로 인해 사용하중 단계에서 균열이 발생하게 된다. 발생된 균열에 의해 감소된 콘크리트의 휨강성은 전체적인 구조물의 강도와 강성을 감소시킨다. 인장강도 및 휨강도를 증가시킨 섬유보강 콘크리트(fiber reinforced concrete)를 인장영역에 이용함으로서 구조물의 강도와 강성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 균열 및 처짐이 감소되는 효과가 있으므로 구조물의 전체적인 안전성과 사용성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 보통강도 콘크리트(normal strength concrete)와 고인장강도 콘크리트(high tensile strength concrete)의 합성으로 이루어진 이중 콘크리트보(dual concrete beam)의 힘의 평형조건과 변형률 적합조건을 이용하여 탄성해석과 극한해석 모델을 제안한다. 세 가지 종류의 철근비에 대해 각각 하나의 철근콘크리트보와 두 개의 이중 콘크리트보를 시험하여 이중 콘크리트보의 구조적 강성을 검토하였다. 이중 콘크리트보는 철근콘크리트보에 비해 약 30%이상의 극한하중의 증가를 나타내었고, 휨강성의 증가와 더불어 처짐이 감소되었다.

• Elastomers and Composites
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• 제52권2호
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• pp.114-130
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• 2017

여러 종류의 고무 제품을 가정과 산업 현장에서 오래전부터 사용하여 왔기 때문에 고무 제품의 기능을 당연시하나, 고무만의 독특한 점탄성 기능에 근거한 충격 흡수 기능과 수축과 변형 능력을 다른 재료에서 찾기 어려워 고무 제품의 활용 분야가 점차 더 넓어지고 있다. 고무 제품의 사용 여건이 다양해지고 기능을 제고해야 할 필요성이 높아지면서 고무 물성을 보강하는 충전제가 고무 제품의 기계적 물성 제고뿐 아니라 고무 제품의 특수 기능을 보장하고, 생산성을 높이며, 수명을 늘리는 첨가제로서 더욱 중요해졌다. 충전제에 의한 고무의 물성 보강은 고무와 충전제의 종류, 첨가량과 가황반응 등 제조 방법과 조건에 따라 크게 달라져서 보강 효과를 간단하게 설명하기 어렵다. 지금까지 제안된 보강 기구와 보강 효과를 종합한다. 1) 고무 사슬과 충전제 사이에 친화력이나 수소결합에 의한 이음, 고무 사슬과 충전제 알갱이 사이의 화학결합, 또는 충전제 알갱이 표면이나 알갱이 사이에 고정된 이음끈 등에 의해 고무 사슬이 충전제 표면에 고정(immobilized)되고, 2) 고정된 고무 사슬이나 이음 구조, 또는 화학결합을 중심으로 고무 사슬들이 서로 얽히면서 고무 사슬의 움직임이나 변형이 제한되어 보강 효과가 나타난다. 3) 충전제 첨가량이 많으면 충전제 알갱이끼리 또는 충전제 알갱이-고무 사슬이 이어지면서 만드는 이음 구조도 고무 사슬의 움직임과 변형을 억제하여 보강 효과를 증진시킨다. 4) 충전제와 고무 사슬의 접근과 주변 고무 사슬의 얽힘으로 생성된 충전제-고무 결합체가 고무 물성을 보강하고 에너지 분산을 촉진하며 변화에 대한 저항을 증폭시켜 보강 효과를 증진한다. 5) 충전제 알갱이가 나노 크기로 아주 작아서 고무 사슬과 접촉할 수 있는 면적이 넓어져 고무-충전제 결합체가 많이 생성되고, 고무 사슬이 얽힐 수 있는 이음끈이 많으면 충전제 표면에서 고무 사슬의 농도가 높아져 보강 효과가 커진다. 종래에는 고무의 물성 보강은 인장성질과 내마모성의 증진에 초점이 맞추어져 있었지만, 사용 목적과 사회적 요구에 따라 보강 대상이 달라지고 있다. 승용차용 타이어에서 트레드 고무의 접지력과 구름저항을 동시 개선하기 위한 보강용 충전제로 실리카를 사용한다. 충전제가 단순 기능 보강에서 특수 기능의 보강으로 사용 목적이 다양해지면서, 충전제는 이제 고무 제품의 단순한 첨가제 수준을 넘어서 고무 제품의 용도를 넓히고 기능을 높이는 필수적인 물질로 발전하고 있다. 카본블랙과 실리카 등 전통적인 충전제 외에 탄소나노튜브나 그래핀 등의 새로운 충전제의 활용, 표면처리와 화학적 가공으로 판상 점토의 보강 기능 제고, 고무 내에서 충전제의 상태와 이들의 보강 기능에 대한 연구가 더욱 활발해지리라 전망한다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제10권3호
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• pp.325-335
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• 2016

This paper studies the effects of steel fibre geometry and architecture on the cracking behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC), with the reinforcements being four types, namely 5DH ($Dramix^{(R)}$ hooked-end), 4DH, 3DH-60 and 3DH-35, of various hooked-end steel fibres at the fibre dosage of 40 and $80kg/m^3$. The test results show that the addition of steel fibres have little effect on the workability and compressive strength of SFRC, but the ultimate tensile loads, post-cracking behaviour, residual strength and the fracture energy of SFRC are closely related to the shapes of fibres which all increased with increasing fibre content. Results also revealed that the residual tensile strength is significantly influenced by the anchorage strength rather than the number of the fibres counted on the fracture surface. The 5DH steel fibre reinforced concretes have behaved in a manner of multiple crackings and more ductile compared to 3DH and 4DH ones, and the end-hooks of 4DH and 5DH fibres partially deformed in steel fibre reinforced self-compacting concrete (SFR-SCC). In practice, 5DH fibres should be used for reinforcing high or ultra-high performance matrixes to fully utilize their high mechanical anchorage.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권4호
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• pp.403-426
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• 2008

Externally bonding fiber reinforced polymer (FRP) sheets with an epoxy resin is an effective technique for strengthening and repairing reinforced concrete (RC) beams under flexural loads. Their resistance to electro-chemical corrosion, high strength-to-weight ratio, larger creep strain, fatigue resistance, and nonmagnetic and nonmetallic properties make carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites a viable alternative to bonding of steel plates in repair and rehabilitation of RC structures. The objective of this investigation is to study the effectiveness of CFRP sheets on ductility and flexural strength of reinforced high strength concrete (HSC) beams. This objective is achieved by conducting the following tasks: (1) flexural four-point testing of reinforced HSC beams strengthened with different amounts of cross-ply of CFRP sheets with different amount of tensile reinforcement up to failure; (2) calculating the effect of different layouts of CFRP sheets on the flexural strength; (3) Evaluating the failure modes; (4) developing an analytical procedure based on compatibility of deformations and equilibrium of forces to calculate the flexural strength of reinforced HSC beams strengthened with CFRP composites; and (5) comparing the analytical calculations with experimental results.