• Steel and Composite Structures
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• 제46권1호
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• pp.115-132
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• 2023

The present study experimentally and analytically investigates the effect of tensile reinforcement ratio and arrangement on the behavior of FRP strengthened reinforced concrete (RC) beams. The experimental part of the program was comprised of 8 RC beams that were tested under four-point bending. Results have shown that by keeping the total cross-section area of tensile reinforcing bars constant, in specimens with a low reinforcement ratio, increasing the number and decreasing the diameter of bars in the section lead to 21% and 29% increase in the load-carrying capacity of specimens made with normal and high compressive strength, respectively. In specimens with high reinforcement ratio, a different behavior was observed. Furthermore, the accuracy of the existing code provisions and analytical models in predicting the load-carrying capacity of the FRP strengthened beams failed by premature debonding mode were evaluated. Herein, a model is proposed which considers the tensile reinforcement ratio (as opposed to code provisions) to achieve more accurate results for calculating the load carrying capacity of FRP strengthened RC beams.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권2호
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• pp.193-204
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• 2022

The need for establishing the contribution of pultruded FRP encasements and additional FRP wraps around these encasements to the shear strength and load-deflection behavior of reinforced concrete beams is the main motivation of the present study. This paper primarily focuses on the effect of additional wrapping around the composite beam on the flexural and shear behavior of the pultruded GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) beams infilled with reinforced concrete, taking into account different types of failure according to av/H ratio (arch action, shear-tension, shear-compression and pure bending). For this purpose, nine hybrid beams with variable shear span-to-depth ratio (av/H) were tested. Hybrid beams with 500 mm, 1000 mm, and 1500 mm lengths and cross-sections of 150x100 mm and 100x100 mm were tested under three-point and four-point loading. Based on the testing load-displacement relationship, ductility ratio, energy dissipation capacity of the beams were evaluated with comprehensive macro damage analysis on pultruded GFRP profile and GFRP wrapping. The GFRP wraps were established to have a major contribution to the composite beam ductility (90-125%) and strength (40-75%) in all ranges of beam behavior (shear-dominated or dominated by the coupling of shear and flexure). The composite beams with wraps were showns to reach ductilities and strength values of their counterparts with much greater beam depth.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.93-104
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• 2007

본 연구는 포장재로서 투수콘크리트의 실질적인 현장적용을 위한 자료제시와 성능향상 방안을 도출하기 위하여 슬래그골재와 플라이애시의 혼입률에 따른 포장용 투수콘크리트의 역학적 특성을 평가하였다. 시험결과, 포장용 투수콘크리트의 공극률 및 투수계수는 슬래그골재의 혼합비율이 증가함에 따라 증가하고 플라이애시 혼입률 증가에 의하여 감소하는 경향을 나타내었으며 국내 포장용 투수콘크리트에 관한 규정(8% 및 0.01cm/sec)을 만족하였다. 압축강도 및 휨강도는 슬래그골재의 혼입률이 증가함에 따라 감소하였으나, 플라이애시의 혼입률이 증가함에 따라 크게 증가하는 경향을 나타내어 플라이애시를 5% 이상 혼입하면 슬래그골재를 50% 사용한 경우에도 국내 포장콘크리트에 관한 규정(18MPa 및 4.5MPa 이상)을 만족하였다. 또한 강섬유를 0.75vol.% 혼입한 경우 사용하지 않은 경우에 비하여 휨강도가 22.8% 증가 하였다. 미끄럼저항성은 슬래그골재의 혼입률이 증가에 따라 BPN값은 증가하였고, 플라이애시의 혼입률 증가에 의해 BPN값은 감소하는 경향을 나타내었으며, 내마모성 및 동결융해저항성은 부순골재만을 사용한 경우에 비해 슬래그골재의 혼합비율이 증가함에 따라 감소하였고, 플라이애시를 10% 혼입한 경우에는 현저히 개선되어 혼입하지 않은 경우에 비하여 내마모성 및 내동해성이 각각 약 5.6% 및 14.3% 정도 개선되는 것으로 확인되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.41-50
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• 2010

터널 구조물은 다른 사회간접시설과 마찬가지로 시공과정에서부터 사용연한까지 지속적으로 안전성이 확보되어야 한다. 특히, NATM 공법으로 시공되는 터널 콘크리트 라이닝은 터널의 외장재로 취급되어 왔지만, 근년에 와서 노후화된 터널의 콘크리트 라이닝에서 발생하는 심각한 구조적 균열에 대한 문제가 야기되면서 터널의 장기적인 안전성을 유지하는 최종 지보수단인 구조재로 고려되고 있다. 콘크리트 라이닝 천단부의 종방향 균열 발생은 콘크리트 시공방법과 같은 연관관계를 가지고 있다. 콘크리트 라이닝 타설시 강재 거푸집의 천단부 부터 콘크리트를 주입함으로 콘크리트가 측벽 쪽으로 유동하면서 충전되어 천단부 라이닝 콘크리트는 마지막으로 콘크리트가 타설되기 때문에 천단부의 상부에 공동이 발생할 우려가 크며, 이로 인해 콘크리트 라이닝의 두께도 부족하게 되는 경우가 발생한다. 본 연구에서는 터널 콘크리트 라이닝에서 여러 요인으로 발생하는 균열을 보다 효율적으로 제어하기 위하여 콘크리트 라이닝에서 발생하는 균열 특성, 기존 강섬유보강 콘크리트 라이닝과 복합섬유보강 콘크리트 라이닝의 수치해석적 접근을 시도하였다. 즉, 터널 라이닝 천단부에 강섬유와 복합섬유의 혼입률에 따른 콘크리트 라이닝 부재의 파괴하중과 변위에 대하여 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.491-497
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• 2014

철근의 부식은 철근콘크리트 교량 바닥판의 성능 저하에 큰 요인으로 작용한다. FRP는 비부식성 재료이기 때문에 이를 활용하여 보강근을 개발하려는 노력이 이루어지고 있다. 여러 종류의 FRP 보강근이 개발되었으나 아직 활용 실적은 많지 않은 상황이다. 그 이유로는 FRP 보강 콘크리트 구조물에 대한 단/장기 검증 데이터가 부족하기 때문이다. 이 연구에서는 GFRP 보강 바닥판에 대한 피로성능을 관찰하기 위해서 길이 4000 mm, 폭이 3000 mm, 높이 240 mm인 실제 크기의 교량 바닥판을 도로교설계기준을 준용하여 제작한 후 실험을 실시하였다. 하부 보강비를 변수로 설정하였으며 DB-24 하중이 바닥판 중앙에 집중 작용하는 것으로 실험을 실시하였다. 사용하중의 3.5, 4.5, 5.0배에 해당하는 다양한 하중을 2백 만회 이상 반복 재하하여 GFRP 보강 바닥판의 피로성능을 관찰하였다. 실험 결과 거더가 횡구속된 GFRP 보강 바닥판의 최대성능은 보강근비에는 민감하지 않았고, 피로성능은 보강비보다는 적용하중의 크기에 민감하며, 바닥판이 200만회 이상 반복재하에 저항하기 위해서는 재하되는 집중하중의 크기는 최대하중의 58% 수준 이하이어야 하며, 이 연구의 실험 대상 GFRP 보강 바닥판의 피로수명은 철근 콘크리트 바닥판의 수명 예측값보다는 다소 낮은 값을 나타내었고 FRP 보강 콘크리트 바닥판의 기존 예측값보다는 높은 값을 나타내었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1998년도 봄 학술발표회논문집(II)
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• pp.553-558
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• 1998

Two-way slab-column specimens were tested under monotonic loading increased up to punching shear failure to investigate the beneficial effects of fiber-reinforced concrete. The parameters for experiments are the placement of fibers within the immediate column region, the placement on the entire surface of the slab, and no placement of fibers. The effects of these parameters on the punching shear capacity, negative moment cracking. and stiffness of the two-way slab specimens were studied. According to the results the addition of steel fibers in the slab around the column results in a significant improvement in the performance including the increase of punching shear resistance, greater post-cracking stiffness and smaller crack width at service load levels.

• Advanced Composite Materials
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• 제16권1호
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• pp.31-44
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• 2007

The purpose of this study is to improve the examining and understanding of the bonding behavior of Fiber Reinforced Polymer (FRP) sheets bonded to concrete blocks and steel plates under fatigue loading. First, a series of experimental investigations is summarized in the paper. The fatigue behavior of bonding surface between FRP sheets and concrete is finally characterized by the conducted P-S-N diagram representing the relationship among the probability of FRP debonding (P), the bond stress amplitudes (S), and the number of cycles (N) at debonding on a semi-logarithmic scale. The different debonding modes for various fracturing surface are also investigated and evaluated.

• 콘크리트학회지
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• 제9권6호
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• pp.129-137
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• 1997

본 논문의목적은 단조증가하중을 받는 강판 및 탄소섬유 sheet 로 보강된 철근콘크리트 단순보의 역학적 거동특성을 규명하기 위한 것이다. 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 단부응력해석이 고려된 비선형 해석프로그램을 개발하였으며, 적용된 재료비선형모델은 콘크리트인 경우 tensile strain softening이 고려된 응력-변형율선도, 철근과 강판에 대해서는 bilinear 모델, 그리고 탄소섬유 sheet에 대해서는 완전탄성체의 모델이 적용되었다. Debonding 에 대해서는 보강재 단부의 전단응력에 의한 콘크리트박리하중을 Roberts의 해석적방법을 수정하여 계산하였다. 또한 개발된 프로그램은 실험결과 및 ADINA에 의한 해석결과와 비교하였으며, 보강단면 등에 따른 거동을 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권5호
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• pp.559-569
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• 2019

The bond strength between composite laminates and concrete is a key factor that controls the behavior of concrete members strengthened with fiber reinforced polymer (FRP) sheets, which can be affected by several parameters such as thermal stresses and surface preparation. This article presents the result of an experimental study on the bond strength between FRP sheets and concrete at ambient temperature after specimens had been exposed to elevated temperatures of up to $200^{\circ}C$. For this purpose, 30 specimens of plain concrete with dimensions of $150{\times}150{\times}350mm$ were prepared. Three different conventional surface preparation methods (sandblasting, wire brushing and hole drilling) were considered and compared with a new efficient method (fiber implantation). Deformation field during each experiment was monitored using particle image velocimetry. The results showed that, the specimens which were prepared by conventional surface preparation methods, preserved their bond integrity when exposed to temperature below glass transition temperature of epoxy resin (about $60^{\circ}C$). Beyond this temperature, the bond strength and stiffness decreased significantly (about 50%) in comparison with control specimens. However, the specimens prepared by the proposed method displayed higher bond strengths of up to 32% and 90% at $25^{\circ}C$ and $200^{\circ}C$, respectively.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권3호
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• pp.419-426
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• 2017

Recently, the transportation of dangerous explosive goods is increasing, which makes vehicle blasting accidents a potential threat for the safety of bridge structures. In addition, blasting accidents happen more easily when earthquake occurs. Excessive dynamic response of bridges under extreme loads may cause local member damage, serviceability issues, or even failure of the whole structure. In this paper, a new explosion-proof and aseismic system is proposed including cable support damping bearing and steel-fiber reinforced concrete based on the existing researches. Then, considering one 40m-span simply supported concrete T-bridge as the prototype, through scale model test and numerical simulation, the dynamic response of the bridge under three conditions including only earthquake, only blast load and the combination of the two extreme loads is obtained and the applicability of this explosion-proof and aseismic system is explored. Results of the study show that this explosion-proof and aseismic system has good adaptability to seism and blast load at different level. The reducing vibration isolation efficiency of cable support damping bearing is pretty high. Increasing cables does not affect the good shock-absorption performance of the original bearing. The new system is good at shock absorption and displacement limitation. It works well in reducing the vertical dynamic response of beam body, and could limit the relative displacement between main girder and capping beam in different orientation so as to solve the problem of beam falling. The study also shows that the enhancement of steel fibers in concrete could significantly improve the blast resistance of main beam. Results of this paper can be used in the process of antiknock design, and provide strong theoretical basis for comprehensive protection and support of girder bridges.