• Steel and Composite Structures
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• 제47권6호
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• pp.781-794
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• 2023

In order to directly apply seawater and sea sand in construction without desalination, a type of square concrete-filled steel tube (CFST) encased with prefabricated seawater sea-sand concrete filled Polyvinyl Chloride (PVC)/Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) tube column was proposed. Twenty short columns were tested under uniaxial loads, and the test parameters included inner tube types, seawater sea-sand concrete replacement ratios, concrete strength, the wrapping area of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) strips and the thickness of GFRP tube. The effects of the parameters on failure modes, loading capacity, ductility and strain responses were discussed. All the tested specimens failed with serious buckling of the steel tubes and fracture of the inner tubes. The specimens had good residual bearing capacity corresponding to 64% to 88.9% of the peak capacity. The inner GFRP tubes and PVC tubes wrapped by CFRP strips provided stronger confinement to the core concrete, and were good choices for the proposed columns. Moreover, an analytical model for the composite column with different inner tube types was proposed.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권4호
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• pp.299-314
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• 2023

Long-gauge carbon fiber line (CFL) sensors have received considerable attention in the past decade. However, there is still a need for an in-depth investigation of their measuring accuracy. This study investigates the accuracy of carbon fiber line sensors to monitor and differentiate the flexural behavior of two beams, one reinforced with steel bars alone and the other reinforced with steel and basalt fiber-reinforced polymer bars. A distributed set of long-gauge carbon fiber line, Fiber Bragg Grating (FBG), and traditional strain gauge sensors was mounted on the tensile concrete surface of the studied beams to compare the results and assess the accuracies of the proposed sensors. The test beams were loaded monotonically under four-point bending loading until failure. Results indicated the importance of using long-gauge sensors in providing useful, accurate, and reliable information regarding global structural behavior, while point sensors are affected by local damage and strain concentrations. Furthermore, long-gauge carbon fiber line sensors demonstrated good agreement with the corresponding Fiber Bragg Grating sensors with acceptable accuracy, thereby exhibiting potential for application in monitoring the health of large-scale structures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.763-771
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• 2007

철근부식은 철근콘크리트 구조물의 내구수명을 현저히 저하시키며, 유지보수 비용의 증가를 가져온다. 이와 같은 문제의 해결을 위해 피복두께의 증가, 고성능콘크리트의 사용, 에폭시 코팅 철근의 사용 등이 연구되었으나 완전한 해결책은 되지 못하고 있다. 최근 철근부식 문제를 근본적으로 해결하기 위한 새로운 대안으로 대두되고 있는 것이 FRP (fiber reinforced polymer) 복합재료를 이용한 철근대체제의 사용이다. 그러나 취성적 거동과 낮은 탄성계수로 인하여 철근콘크리트와는 다른 거동을 보이며 이에 대한 많은 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 FRP 보강근을 사용한 일방향 슬래브의 구조 실험을 통하여 철근콘크리트 슬래브와 거동 특성을 비교하였다. 균열 및 파괴모드, 처짐, 연성 등의 평가를 통하여 철근 대체제로서의 가능성을 평가하였으며, 해외의 제안식들을 사용하여 처짐 및 균열예측에 대한 식의 적정성을 평가하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권4호
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• pp.383-390
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• 2017

This paper highlights the experimental and numerical investigations performed on a tubular T-joint fabricated from circular hollow sections under axial compressive loads applied at the brace. Tests were performed on a reference joint and the joint wrapped with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). The Nitowrap EP carbon fiber with Nitowrap 410 resin serve as a composite material is used for wrapping the T-joint. Schematic diagram of the fabricated tubular joint for the experimental test setup, along with the experimental and numerical results are presented. After performing these experiments, it has been demonstrated that the joint wrapped with CFRP has a better strength and lesser deflection than a reference joint. Finite element analysis carried out in Ansys reveals that the results were in good correlation with the experimental values.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권4호
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• pp.523-533
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• 2021

The present study investigates the lateral torsional buckling behaviour of pultruded glass fiber reinforced polymer (GFRP) simply supported channel beams subjected to uniform bending about their major axis. A parametric study by varying the sectional geometry and span of channel beams is carried out by using ABAQUS software. The accuracy of the FE models was ensured by verifying them against the available results provided in the literature. The effect of geometric nonlinearity, geometric imperfections, and the dependency of finite element mesh on the lateral torsional buckling were carefully considered in the FE model. Lateral torsional buckling (LTB) strengths obtained from the numerical study were compared with the theoretical LTB strengths obtained based on the Eurocode 3 approach for steel sections. The comparison between the numerical strengths and the design procedure proposed in the literature based on Eurocode 3 approach revealed disagreements. Therefore, a simplified improved design procedure is proposed for the safe design strength prediction of pultruded GFRP channel beams. The proposed equation has been provided that might aid the structural engineers in economically designing the pultruded GFRP channel beams in the future.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.299-305
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• 2013

본 연구에서는 각형 중공강관(SHS) 장주기둥에 CFRP쉬트를 길이방향으로 보강하여 중심축하중 실험을 수행하였다. 총 3개의 장주실험체와 1개의 stub column 실험체를 제작하였으며, 실험변수는 CFRP 보강겹수이다. 실험결과 장주기둥에 대해 실험체 중간에서 전체좌굴이 발생하며 횡변위가 발생하여 파괴되었지만, CFRP쉬트의 보강을 통해 전체좌굴을 제어하며 횡변위로 인한 안정성을 확보하였다. 또한 CFRP쉬트의 보강으로 최대 22%의 내력이 상승하여 내력상승효과를 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.185-194
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• 2016

본 연구에서는 탄소섬유쉬트로 보강된 각형강관 기둥의 유한요소 해석결과를 소개하고 있다. 실험체 개수는 총 6개이며, 각형강관에 대해서는 비조밀 단면 단주, 세장판 단면 단주, 비조밀 단면 장주로 구성되어 있다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수이다. AFRP 스트립과 강재사이의 부착거동과 부착응력-슬립관계를 규명하였다. 총 6개의 실험체에 대하여 ANSYS V.14.0을 사용하여 유한요소해석을 수행하였으며, 파괴모드, 하중-변위곡선, 최대내력, 초기강성에 대해 실험결과와 비교하였다. 끝으로, AISC cold-formed steel structures 기준에 근거하여 세장비에 따른 좌굴응력값을 산정하였으며, 각 단면타입에 대한 좌굴응력값 및 보강효과를 비교하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.137-144
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• 2013

철근콘크리트(reinforced concrete) 구조부재에서 철근의 부식으로 인한 문제점을 개선하고자 섬유보강 복합재료(FRP) 보강근(rebar)을 사용하는 것에 대한 연구가 꾸준히 진행되어져 오고 있다. 하지만 이러한 FRP 보강근을 사용한 콘크리트 부재의 환경에 대한 장기거동에 대한 연구가 아직도 미흡한 수준이다. 이 연구는 GFRP(glass fiber reinforced polymer) 보강근을 사용한 콘크리트 부재를 온도 약 $46^{\circ}C$와 습도가 80%인 인위적인 실험실에서 최대 300일까지 노출시킨 후의 장기 거동에 대한 실험적 연구를 제시하였다. 비교를 위하여 두가지 서로 다른 GFRP 보강근과 철근을 보강한 콘크리트 보 시험체를 제작하였다. 실험 결과, 장기 노출환경에서도 GFRP 보강근을 보강한 콘크리트 보 시험체의 파괴형태는 철근 보강 콘크리트 보시험체와 매우 유사한 파괴형태를 나타내었으며, 노출 시간에 따른 하중저항 감소값은 철근이 보강된 경우가 GFRP 보강근이 보강된 경우보다 하중저항 감소값이 크게 일어났다. 또한 GFRP 보강근 보강 콘크리트 보 시험체를 설계할 시에는 철근 보강보다 취성파괴에 대한 충분한 대비가 요구됨을 알 수 있었다. 그리고 압축파괴에 대한 변형도 계수(deformability factor)는 모든 경우에서 노출시간에 관계없이 큰 변화가 없음을 알 수 있었다.

• Advances in concrete construction
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• 제13권 2호
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• pp.183-190
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• 2022

A wide range of experimental bases and improved performance with different forms of Fiber Reinforced Polymer (FRP) have attracted researchers to produce eco-friendly and sustainable structures. The reinforced concrete (RC) beam's shear capacity has remained a complex phenomenon because of various parameters affecting. Design recommendations for the shear capacity of RC elements having FRP reinforcement need a more experimental database to improve design recommendations because almost all the recommendations replace different parameters with FRP's. Steel and FRP are fundamentally different materials. One is ductile and isotropic, whereas the other is brittle and orthotropic. This paper presents experimental results of the investigation on the beams with glass fiber reinforced polymer (GFRP) reinforcement as longitudinal bars and stirrups. Total twelve beams with GFRP reinforcement were prepared and tested. The cross-section of the beams was rectangular of size 230 × 300 mm, and the total length was 2000 mm with a span of 1800 mm. The beams are designed for simply-supported conditions with the two-point load as per specified load positions for different beams. Flexural reinforcement provided is for the balanced conditions as the beams were supposed to test for shear. Two main variables, such as shear span and spacing of stirrups, were incorporated. The beams were designed as per American Concrete Institute (ACI) ACI 440.1R-15. Relation of VExp./VPred. is derived with axial stiffness, span to depth ratio, and stirrups spacing, from which it is observed that current design provisions provide overestimation, particularly at lower stirrups spacing.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.303-310
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• 2009

CFRP (carbon fiber reinforced polymer) 긴장재는 PC 강연선의 부식문제를 해결하기 위해 대안으로 사용될 수 있다. CFRP 긴장재를 콘크리트구조물에 적용하기 위해서는 부착강도, 전달길이, 정착길이와 같은 재료적 특성이 명확히 결정되어야 한다. 특히 프리텐션 콘크리트 부재에 CFRP 긴장재가 적용될 경우 전달길이는 긴장력 도입에 있어서 중요한 요소가 된다. 본 연구에서 개발된 CFRP 전달길이 및 정착길이를 산정하기 위해 프리텐션 보 9개를 제작하였다. 전달길이 실험결과, 긴장력 25%인 경우는 34D, 긴장력 50%인 경우는 55D로 측정되었고, 긴장력이 커지면 전달길이가 증가하는 것으로 나타났다. 시간경과에 따른 전달길이 변화를 살펴보면, 긴장력의 크기에 따라 시간경과가 전달길이에 영향을 주는 것으로 나타났다. 보강재 특성계수 산정 결과, 본 연구에서 개발된 CFRP 긴장재의 보강재-특성 계수 ${\alpha}_t$는 2.3으로 PS강연선 (${\alpha}_t=2.4$)과 비슷한 것으로 나타났다.