• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권5호
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• pp.573-583
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• 2021

This paper presents a theoretical approach of the structures reinforced with bonded FRP composites, taking into account loading model, shear lag effect and the thermal effect. These composites are used, in particular, for rehabilitation of structures by stopping the propagation of the cracks. They improve rigidity and resistance, and prolong their lifespan. In this paper, an original model is presented to predict and to determine the stresses concentration at the FRP end, with the new theory analysis approach. The model is based on equilibrium and deformations compatibility requirements in and all parts of the strengthened beam, i.e., the concrete beam, the FRP plate and the adhesive layer. The theoretical predictions are compared with other existing solutions. The numerical resolution was finalized by taking into account the physical and geometric properties of materials that may play an important role in reducing the stress values. This solution is general in nature and may be applicable to all kinds of materials.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.181-190
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• 2005

본 연구에서는 탄소섬유메쉬(Carbon Fiber Mesh, CFM)를 이용한 철근콘크리트 보의 휨보강 효과를 연구하며 CFM의 정착과 겹침이음방법에 따른 영향을 연구하고자 한다. 휨이 지배적인 5개의 철근 콘크리트 실험체를 제작하고 CFM으로 보강한 후 단순지지형태로 가력을 하여 그 보강효과를 규명하고자 한다. 보의 전체 길이는 2400mm이며 깊이와 폭이 모두 300mm로서 휨이 지배될 수 있도록 실험체를 계획하였다. 실험으로부터, 균열이 시작되는 단계에서 CFM의 보강효과는 미약한 것으로 나타났으나, 균열발생 이후에는 보의 휨강성확보의 측면에서 효과가 있는 것으로 나타났다. 보강된 실험체와 보강되지 않은 실험체의 비교를 통하여 CFM보강효과를 확인할 수 있었으며, 균열발생시와 항복시에 대하여 보강효과를 반영하여 예측한 계산값과 실험결과가 좋은 일치를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.181-187
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• 2009

내진 설계기준이 도입된 이후, 신설교량에 대한 내진 설계의 시행은 물론 기존교량의 내진 성능 검토에 의한 내진 성능 확보가 요구되고 있다. 기존교량의 내진 성능 확보 또한 내진 설계의 기본개념에 따라 붕괴방지수준을 만족하여야 하며, 확보방안으로는 교량의 중요도와 형식에 따라 보강규모가 다른 여러 가지 방안이 제시되어야 한다. 현재 일반교량의 경우 받침의 교체, 교각의 보강 및 전단키 설치 등의 보강방안이 내진 성능 향상 및 확보 방안으로 가장 많이 연구, 적용되고 있는 상황이다. 이 연구에서는 내진 설계가 수행되지 않은 일반적인 기존 교량은 해석대상교량으로 선정하고, 붕괴방지 수준을 만족하기 위해 연성파괴메카니즘을 확보하도록 기존교량의 설계변경을 수행하고 내진 성능을 검토하였다. 기존교량의 경우, 하부구조 교각기둥의 설계단면 결정 및 상/하부구조 연결부 받침의 기능변경 등 교량시스템의 재 설계에 의해 내진 성능을 확보할 수 있다는 것을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.13-22
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• 2015

본 연구에서는 기존 강도증진형 내진보강법의 단점을 보완 개선할 수 있는 새로운 개념의 내진보강법인 RCSF (Reinforced Concrete Steel Frame) 외부접합형 내진보강공법을 제안하였다. RCSF 보강법은 거주자가 거주가 가능하면서 내진보강 공사를 실시할 수가 있으며, 접합부 시공성이 탁월하며, 특히 필요 내진보강량 산정이 간편한 전형적인 강도증진형으로 전단파괴가 지배적인 비내진상세를 가지는 국내 중 저층 철근콘크리트 건물에는 내력확보가 용이한 내진보강공법이다. 본 연구에서 제안한 RCSF 외부접합형 공법의 유용성을 검증 할 목적으로 기존 중 저층 철근콘크리트 학교건물의 골조를 대상으로 유사동적실험을 실시하여 검증함과 동시에 내진보강효과를 검토하였다. 그 결과, 국내에서 발생 가능한 최대 지진규모 (300gal)에서 비보강 골조는 붕괴를 하였지만, RCSF 외부접합형 내진보강법으로 보강한 골조는 경미한 지진피해가 예상되었으며, 대규모 지진 (400, 500gal)을 상정한 경우에도 소규모 이하의 지진피해가 예상되어 본 연구에서 개발한 RCSF 내진보강법의 유효성이 검증되었다고 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.201-210
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• 2023

이 연구의 목적은 필로티 건축물에서 아라미드 섬유시트의 연성보강 효과를 평가하는데에 있다. 필로티 구조물은 총 2개가 제작되었으며, 반복 횡하중 정적 실험으로 휨 거동을 평가하였다. 연성보강 효과는 횡하중-변위관계, 변위연성비, 일손상지수 및 비틀림 거동으로부터 검증되었다. 실험결과 기둥이 아라미드 섬유시트로 보강된 필로티 건축물은 최대하중 이후 기둥에서 효과적인 구속효과로 전단파괴 방지 및 비틀림이 최소화되었으며, 전반적으로 연성적인 거동을 보였다. 결과적으로 기둥이 아라미드 섬유시트로 보강된 필로티 건축물의 변위연성비 및 일손상지수는 보강되지 않은 필로티 건축물보다 각각 4.63배 및 42.81배 높았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.38-47
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• 2013

프리캐스트 방식에 의해 제작이 가능한 격자형 강합성 바닥판의 이음부로서 콘크리트 전단키와 고장력볼트 체결로 구성된 조립식 이음부가 제안된 바 있다. 본 연구에서는 콘크리트 전단키와 고장력볼트로 구성된 이음부의 휨강성과 휨강도를 향상시키고자 단면상세를 개선하였고, 구조실험을 통해 얻은 결과를 기존 볼트체결 이음부와 비교 분석하였다. 비교분석 결과에 의하면, 전단스터드와 가외철근에 의한 이음부 콘크리트 보강으로 뚜렷한 전단균열 감소효과가 있었다. 모멘트-곡률 관계로부터 구한 휨강성을 서로 비교해 본 결과, 단면개선 전의 이음부에 비해 약 47% 정도 휨강성이 증가한 것을 알 수 있었다. 또한, 휨강도 비교결과에 의하면 개선된 이음부의 휨강도는 개선 전에 비해 약 32% 증가하였다. 개선된 이음부의 휨성능을 이음부가 없는 단면과 비교하면, 휨강도의 경우 동등 수준 이상이었으나, 휨강성의 경우는 약 37% 정도 더 작은 것으로 분석되었다.

• 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.

• Earthquakes and Structures
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• 제9권1호
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• pp.233-256
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• 2015

This paper presents an experimental study to assess the effectiveness of using ferrocement to strengthen deficient beam-column joints. Ferrocement is proposed to protect the joint region through replacing concrete cover. Six exterior beam-column joints, including two control specimens and four strengthened specimens, are prepared and tested under constant axial load and quasi-static cyclic loading. Two levels of axial load on column (0.2fc'Ag and 0.4fc'Ag) and two types of skeletal reinforcements in ferrocement (grid reinforcements and diagonal reinforcements) are considered as test variables. Experimental results have indicated that ferrocement as a composite material can enhance the seismic performance of deficient beam-column joints in terms of peak horizontal load, energy dissipation, stiffness and joint shear strength. Shear distortions within the joints are significantly reduced for the strengthened specimens. High axial load (0.4fc'Ag) has a detrimental effect on peak horizontal load for both control and ferrocement-strengthened specimens. Specimens strengthened by ferrocement with two types of skeletal reinforcements perform similarly. Finally, a method is proposed to predict shear strength of beam-column joints strengthened by ferrocement.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.193-196
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• 2008

본 연구에서는 비보강 조적조 건물의 전단강도와 연성능력을 향상시킬 수 있는 철물을 사용하여 보강된 조적벽체의 성능향상 검증을 위한 실험의 기초자료를 제시 하고자 한다. 실험에 사용될 철물은 얇은 육각 기둥들이 패턴형태를 이룬 벌집 모양의 하니컴 스틸재로 세라켐(주)이 일반 구조용 압연강 재인 SS400으로 제작한 것으로서 선행 실험으로 부터 철근콘크리트 보의 전단 강도 및 강성 증가에 효과가 있음이 나타났다. 국내의 경우 비보강 조적조 건물에 대한 내진규정이 마련되어 있지 않기 때문에 미국 내진 보강 지침서인 FEMA 207 및 306 에서 제안하는 4가지 파괴모드(수평줄눈의 전단파괴, Rocking 파괴, 사인장 파괴, Toe 파괴)와 강도식을 사용하여 그 중 사인장 파괴를 제외한 3가지 파괴모드를 형상비를 변수로 유도하여 보강되지 않은 벽체와 1면 및 2면 보강된 벽체를 계획하였고 보강효과를 예측하였다. 강도식으로 부터 보강철물의 효과는 Rocking 및 Toe 파괴에서는 단부 구속력의 증가, 전단 파괴에서는 수평줄눈의 전단강도 증가가 예상되며 각각의 경우 연성증가도 예상된다

• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.57-63
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• 2005

철근콘크리트구조물은 시간이 경과함에 따라 노후화현상이 일어난다. 이에 갱생수단으로 보수 보강이 이루어지고 있다. 현재 보강재료로써 FRP가 높은 관심과 더불어 많은 활용을 하고 이에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 그에 따른 효과를 파악하기 위해 시험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 탄소섬유막대(CFRP)의 순수전단내력을 파악하고, 전단보강에 따른 시험체의 전단파괴거동을 파악하고자 한다. 또한 실험변수를 탄소섬유막대(CFRP)의 보강량과 보강간격으로 두어, 이에 따른 전단보강효과를 파악하고자 한다.