• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.135-144
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• 2011

최근 PS 강연선의 대체재로서 높은 인장강도와 훌륭한 내부식을 가진 FRP(fiber rienforced polymer)를 이용한 조사가 활발히 진행되어지고 있다. 따라서, 이 연구는 FRP 긴장재를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보를 제작하여 반복 하중에 따른 피로거동의 특성을 분석함으로써 프리스트레스트 콘크리트 보의 안전성을 평가하고자 하였다. 또한 기존 PS 강연선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보를 제작하여 피로 성능을 비교하였다. 반복 하중은 정적 실험을 통해서 얻은 극한 하중의 40%를 최소 하중으로 일정하게 고정하고 최대 하중은 극한 하중의 60%, 70%, 80%로 결정하였다. 반복 하중은 4점 재하방식으로 sine파를 이용한 1~3 Hz의 속도 재하하였다. 피로한계는 100만회로 하였다. 40~60% 범위의 시험체는 100만회까지 피로 파괴가 나타나지 않았지만, 반복 횟수가 증가함에 따라 콘크리트와 긴장재 사이의 부착력이 저하되었고, 수평방향의 균열이 나타났다. FRP 긴장재를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보의 피로 실험 결과 사용 하중 상태에서의 반복 하중에 대해서 안전한 것으로 나타났다. 피로한계 100만회에 대한 피로 강도는 FRP 긴장재를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보의 경우 69.2%, PS 강연선을 이용한 프리스트레스트 콘크리트 보는 59.8%에 해당함을 알 수 있었다.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.717-726
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• 2007

일반 강도의 철근을 고강도콘크리트 구조물에 사용하는 경우, 고강도콘크리트의 취성을 보완하고 그 성능을 십분 활용하기 위해서는 많은 양의 철근이 요구된다. 이는 곧 철근의 과밀 배근이나 자중의 증가와 같은 구조, 시공상의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 고강도콘크리트 부재에 적합한 새로운 보강 재료 혹은 공법이 필요한 것이다. 이에 본 연구에서는 100 MPa의 고강도콘크리트를 사용하여 4개의 실물크기 보 시험체를 제작하고, 전단보강재를 달리하여 전단 거동에 대한 효과를 관찰하기 위해 실험을 수행하였다. 4개의 시험체는 각각 일반 철근, 고장력 철근, 헤디드 바, CFRP 바를 전단 스터럽으로 사용하였으며, 이 중 2개의 시험체에는 강섬유를 콘크리트에 혼입하여 그 효과를 관찰하였다. 고장력 철근의 사용은 전단철근에 의한 전단력과 부착력의 증가로 인해 전반적인 전단 성능의 향상을 가져왔다. 헤디드 바로 전단 보강된 부재의 경우에도 헤디드 바의 상당히 높은 정착강도로 인해서 우수한 전단 거동을 보였다. 하지만 본 실험에서 사용된 CFRP 바의 경우, 부착력이 매우 떨어져 전단보강재로서 적합하지 못한 것으로 나타났다. 강섬유 보강 콘크리트를 통해 부재의 연성 및 균열 제어 능력이 향상되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.9-15
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• 2011

압축강도 100 MPa, 140 MPa 초고강도 섬유보강 콘크리트 직사각형보와 기하하적 조건 및 PS힘이 동일한 160 MPa RPC 직사각형보의 휨거동 비교를 통하여 압축강도가 낮은 초고강도 섬유보강 콘크리트 구조물의 거동 특성을 파악하였다. 직사각형보에 철근은 배근되지 않았으며 실험변수로는 강섬유, 콘크리트 압축강도, 프리스트레스 도입 방식, PS강재비 등이다. 모멘트-곡률관계와 하중-처짐관계를 통하여 압축응력이 작은 UHPC 직사각형보의 거동 특징을 분석하였다. 초고강도 섬유보강 콘크리트에 대한 간단한 형태의 응력-변형률 관계를 제안하였으며 이를 이용하여 UHPC 직사각형보에 대한 모멘트-곡률관계를 산정하였다. 실험에 의한 모멘트-곡률관계를 비교한 결과 상당히 일치함을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권3호
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• pp.337-349
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• 2024

The growing quantity of tires and building trash piling up in landfills poses a serious threat to the stability of the ecosystem. Researchers are exploring ways to reduce and use such byproducts of the construction industry in an effort to promote greener building practices. Thus, using recycled crumb rubber from scrap tires in concrete manufacturing is important for the industry's long-term viability. This study examines the proportion of waste rubber in fiber form, specifically at weight percentages of 5%, 10%, and 15%. Moreover, the study examines the shear behavior of reinforced concrete beams. A total of twelve RC beam specimens, each sized 100 mm by 150 mm by 1000 mm (w × d × L), were constructed and positioned to the test. Various mixtures were designed with different levels of scrap tire rubber content (0%, 5%, 10%, and 15%) and Stirrup Vol. Ratio (2.10, 2.80, and 3.53) in reinforced concrete beams. The findings indicate that the inclusion of scrap rubber in concrete leads to a decrease in both the mechanical characteristics and weight of the material. This is mostly attributed to the lower strength and stiffness of the rubberized concrete. Furthermore, estimations generated by a variety of design codes were examined alongside the obtained data. In order to make a comparison between the estimates provided by the different codes such as ACI 318-14, CEB-FIB and Iranian national building codes, a calculation was done to determine the ratio of the experimental shear strength to the anticipated shear strength for each code.

• Coupled systems mechanics
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• 제10권6호
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• pp.509-520
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• 2021

Fiber-reinforced concrete (FRC) is a composite material where small fibers made from steel or polypropylene or similar material are embedded into concrete matrix. In a material model each constituent should be adequately described, especially the interface between the matrix and fibers that is determined with the 'bond-slip' law. 'Bond-slip' law describes relation between the force in a fiber and its displacement. Bond-slip relation is usually obtained from tension laboratory experiments where a fiber is pulled out from a matrix (concrete) block. However, theoretically bond-slip relation could be determined from bending experiments since in bending the fibers in FRC get pulled-out from the concrete matrix. We have performed specially designed laboratory experiments of three-point beam bending with an intention of using experimental data for determination of material parameters. In addition, we have formulated simple layered model for description of the behavior of beams in the three-point bending test. It is not possible to use this 'forward' beam model for extraction of material parameters so an inverse model has been devised. This model is a basis for formulation of an inverse model that could be used for parameter extraction from laboratory tests. The key assumption in the developed inverse solution procedure is that some values in the formulation are known and comprised in the experimental data. The procedure includes measured data and its derivative, the formulation is nonlinear and solution is obtained from an iterative procedure. The proposed method is numerically validated in the example at the end of the paper and it is demonstrated that material parameters could be successfully recovered from measured data.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.43-50
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• 2010

철근의 부식을 해결하기 위해 철근의 대체 재료로 적용 가능한 FRP에 대한 연구의 적용성이 대두되었다. 그러나 취성적인 성질과 탄성계수가 낮은 단점을 가지고 있어, FRP rebar로 보강된 휨 부재의 사용성 평가 즉 처짐에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 보강비를 변수로 한, CFRP rebar로 보강된 콘크리트 보의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, CFRP rebar로 보강된 실험체는 보강비가 증가함에 따라 내력 및 강성이 증가하는 양상을 보였으며, 철근 실험체와 동일한 단면성능을 발휘하기 위해서는 약 1.3배의 보강비가 요구되는 것으로 나타났다. 또한 유효단면2차모멘트에 대한 기존 제안식의 비교 결과, Bischoff & Scanlon이 제안한 식이 가장 정밀해에 가까운 처짐을 예측하였다.

• Computers and Concrete
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• 제4권5호
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• pp.331-346
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• 2007

A computer program was developed to analyze the non-linear, cyclic flexural performance of reinforced concrete structural members under various types of loading paths including non-sequential variations in axial load. This performance is significantly affected by the loading history. Different monotonic material models as well as hysteresis rules for confined and unconfined concrete and steel, some developed and calibrated against test results on material samples, were implemented in a fiber-based moment-curvature and in turn force-deflection analysis. One of the assumptions on curvature distribution along the member was based on a method developed to address the variation of the plastic hinge length as a result of loading pattern. Functionality of the program was verified by reproduction of analytical results obtained by others for several cases, and accuracy of the analytical process and the implemented models were evaluated against the experimental results from large-scale reinforced concrete columns tested under the analyzed loading cases. While the program can be used to predict the response of a member under a certain loading pattern, it can also be used to examine various analytical models and methods or refine a custom material model against test data.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.199-207
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• 2018

이형철근과 FRP 보강근의 복합 이중근을 갖는 FRC 보의 휨성능을 평가하기 위하여 실험이 수행되었다. 인장근의 종류(CFRP 보강근, GFRP 보강근, 철근)과 PVA 섬유 혼입률(0.5%, 0%)을 주요변수로 한 7개의 실험체를 제작하였다. 유한요소해석을 통하여 FRC 보의 균열 및 휨거동을 예측하기 위한 해석적 방법이 제안되고 분석되었다. 복합 이중근을 가지는 실험체들에서 철근으로 이중근을 가지는 실험체가 철근과 FRP 보강근을 이단으로 배치한 실험체들에 비하여 26~34% 균열하중이 큰 것으로 나타났다. 최대 휨강도에서는 복합 이중근을 가지는 실험체들 중 CFRP 보강근을 최외측으로 한 실험체가 가장 큰 내력을 나타내었다. 해석과 실험을 통한 휨강도를 비교한 결과, 강도비는 평균 1.2, 표준편차 0.085, 최대 오차율은 22% 등으로 나타났다. 이러한 결과에서 본 연구의 유한요소해석방법이 복합 이중근을 가지는 보의 실제 거동을 효과적으로 표현할 수 있음을 알 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.527-534
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• 2016

CFRP의 전단강도 기여분을 평가하고, 모어서클을 이용하여 전단거동 특성을 분석하기 위해 전단철근비가 서로 다른 보에 동일한 탄소섬유 전단보강 설계한 보 실험을 수행하였다. 취성특성을 가지는 CFRP의 전단기여분을 평가하기 위해서는 CFRP의 변형률을 평가해야 한다. 각 실험결과는 모어써클(Mohr's Circle)을 활용하여 전단변형률을 주인장변형률 및 균열각도의 변화와 연계하여 비교하였다. 전단철근비가 작은 경우 탄소섬유 자체의 전단강도 기여분 뿐만 아니라 탄소섬유에 의해 콘크리트 균열의 진전을 제어하여 균열에 의한 콘크리트의 성능저하를 최소화한다. 전단철근비가 큰 경우는 전단철근비가 작을 때 보다 탄소섬유 보강효과가 크지 않았다. 따라서 보강부재의 전단성능을 결정할 때 탄소섬유의 전단강도 기여분은 전단철근과의 상호작용을 고려할 수 있는 변형적합조건에 근거하여 평가되어야 한다.