• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.719-725
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• 2010

최근 콘크리트 구조물에 충격하중, 폭발하중 등 극한의 외력이 작용하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 이 연구에서는 강섬유보강 RC보와 carbon FRP 시트를 이용하여 보강한 RC보를 이용하여 충격실험을 진행하였다. 강섬유보강 RC보의 경우 0.75%부피비로 강섬유를 혼입하였으며 carbon FRP 시트의 경우 에폭시 레진을 이용하여 보강을 한후 보 부재를 완성하였다. FRP 시트 보강은 부재의 하단을 휨 보강하였으며 충격하중이 부재에 작용할 때 발생하는 shear-plug 균열을 제어하기 위하여 충격하중이 가해지는 국부에 CFRP 전단보강을 실시하였다. 실험진행은 drop-weight test 방식으로 직접 기기를 만들어 실행하였다. 각각의 부재에 단계별로 충격하중을 가하여 실험을 진행하였으며 균열과 균열폭을 측정하였다. 실험결과 강섬유보강 RC보가 일반 RC보에 비하여 균열폭 및 shear-plug 균열제어 그리고 스폴링파괴에 더 높은 성능을 나타내었다. FRP로 부재의 하단을 휨 보강한 부재의 경우 균열의 제어에 어느정도 효과를 나타내고 있으나 충격하중이 가해질 시 콘크리트와 FRP 시트의 부착면에서 박리파괴가 빠르게 진행되었다. FRP 시트로 부재의 하단과 측면을 CFRP로 휨, 전단보강한 부재의 경우 shear-plug 균열제어에 가장 높은 저항성능을 보이고 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 충격하중이 보강이 이루어지지 않은 부분에 작용할 경우 오히려 보강이 되지 않은 RC보에 비하여 콘크리트 스폴링 파괴에 더 취약함을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제13권1호
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• pp.75-90
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• 2002

Many existing concrete structures suffer from low quality of concrete and inadequate confinement reinforcement. These deficiencies cause low strength and ductility. Wrapping concrete by carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite sheets enhances compressive strength and deformability. In this study, the effects of the thickness of the CFRP composite wraps on the behavior of concrete are investigated experimentally. Both monotonic and repeated compressive loads are considered during the tests, which are carried out on strengthened undamaged specimens, as well as the specimens, which were tested and damaged priorly and strengthened after repairing. The experimental data shows that, external confinement of concrete by CFRP composite sheets improves both compressive strength and deformability of concrete significantly as a function of the thickness of the CFRP composite wraps around concrete. Empirical equations are also proposed for compressive strength and ultimate axial deformation of FRP composite wrapped concrete. Test results available in the literature, as well as the experimental results presented in this paper, are compared with the analytical results predicted by the proposed equations.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제64권5호
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• pp.557-566
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• 2017

Fiber reinforced polymer (FRP) sheets are the most efficient structural materials in terms of strength to weight ratio and its application in strengthening and retrofitting of a structure or structural elements are inevitable. The performance enhancement of structural elements without increasing the cross sectional area and flexible nature are the major advantages of FRP in retrofitting/strengthening work. This research article presents a detailed study on the inelastic response of conventional and retrofitted Reinforced Concrete (RC) frames using Carbon Fibre Reinforced Polymers (CFRP) and Glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP) subjected to quasi-static loading. The hysteretic behaviour, stiffness degradation, energy dissipation and damage index are the parameters employed to analyse the efficacy of FRP strengthening of brick in-filled RC frames. Repair and retrofitting of brick infilled RC frame shows an improved load carrying and damage tolerance capacity than control frame.

• Computers and Concrete
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• 제19권4호
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• pp.339-346
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• 2017

The main objective of this paper was to illuminate the effect of marine environmental condition on durability of reinforced concrete (RC)-corroded columns strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and glass fiber reinforced polymer (GFRP) layers. Small-scale columns were prepared and corroded by an accelerated corrosion process. After strengthening, compressive strength tests were carried out on control and weathered specimens. In this research, a marine simulator was designed and constructed similar to the tidal zone of marine environment in south of Iran which was selected as a case study in this research. Mechanical properties of wrapped specimens were studied after placing them inside the simulator for 3000 hours. Marine environment decreased ultimate strength by 4.5% and 26.3% in CFRP and GFRP-wrapped columns, respectively. In some corroded-columns, strengthening was carried out after replacing damaged cover by self-compacted mortar. In this method, by confining with one layer of CFRP and GFRP, 4.2% and 22.4% reduction in ultimate strength was observed, respectively, after exposure. Furthermore, the elastic-brittle behavior has been verified in this retrofit method. Also results of tension tests revealed, the ultimate tensile strength was degraded by 2% and 28.8% in CFRP and GFRP sheets, respectively, after applying marine exposure.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.100-107
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• 2018

본 연구의 목적은 철근콘크리트 휨 부재에 탄소섬유시트, 유리섬유시트, PET(polyethylene terephthalate) 섬유 등을 이용하여 보강했을 때, 보강재 종류, 보강재 물성, 보강량 등에 따른 보강효과를 파악하는 것이다. 변수별 보강효과를 파악하기 위해 가상의 휨부재를 기준실험체로 선정하여, 기준실험체에 대해 항복단면과 극한단면일 때의 모멘트-곡률 관계를 파악하였다. 보강하지 않은 기준실험체에 보강재 종류, 보강재 물성, 보강량 등 다양한 변수를 적용하여 총 11개의 실험체의 모멘트-곡률 곡선을 비교하였다. 분석 결과, 보강하지 않은 실험체에 비해 보강한 실험체의 휨강도는 높게 나타났다. 그러나 연성에 대해서는 보강하지 않은 기준실험체가 가장 우수한 것으로 나타났다. 변수별 휨 보강효과는 보강량이 많고, 파괴시 재료강도가 높을수록 우수하게 나타났으며, 연성효과는 보강재의 파괴시 변형률이 높을수록 우수한 것으로 나타났다. 손상 전과 손상 후의 보강효과에 대해서는 휨보강 효과와 연성효과 모두 10% 이내로 미미하게 나타나 손상상태에 있더라도 온전한 상태로 해석해도 큰 차이가 없을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.93-102
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• 2001

The objective of this experimental study is to evaluate the strengthening effects of concrete compression confined with Epoxy-boned compound fiber sheets. An analytical model is proposed to construct a stress-strain relationship for confined concrete. Test results are summarized as followed. While non-FRP lateral confinement specimens appeared sudden failure after shell concrete was torn off, specimens confined laterally with FRP were showed that their failure. Specially, Glass fiber lateral confined specimens occurred obviously increase ductility ability. Hence, concrete specimen with lateral confinement by Hi-carborn and Aramide. Glass fiber simultaneously can be increased in not only strength but also a lot of ductility ability.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.175-186
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• 2006

FRP 시스템으로 보강된 철근콘크리트 단면 대부분이 철근콘크리트로 구성되어 있어 휨해석 및 휨설계를 직사각응력블록을 이용한 강도설계법에 의존하는 경향이 있다. 그러나, 보강단면의 인장철근 및 FRP시스템에 의한 인장력이 부족한 단면의 FRP 시스템의 변형률이 인장파단변형률을 초과하면 강도설계법을 적용할 수 없는 해석상 모순에 빠져든다. 인장철근과 탄소섬유시트에 의한 인장력이 낮은 탄소섬유시트 보강보 실험에서 콘크리트 최대압축변형률이 0.003보다 낮은 것으로 측정되었을 뿐 아니라 최대휨모멘트는 강도설계법으로 산정된 공칭휨모멘트보다 작은 것으로 측정되어, FRP 시스템 보강단면의 공칭휨모멘트 산정에 강도설계법의 적용한계가 있는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권6호
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• pp.1067-1081
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• 2015

This study investigates structural and mechanical behaviors of RC (Reinforced concrete) beams strengthened with tapered CFRP (Carbon fiber reinforced polymer) sheets having various configurations. Toward this goal, experiments are performed on RC beams strengthened with four layers of CFRP sheets and each layer of the CFRP is prepared to have different length. Experimental results show that tapered CFRPs have better strengthening effect than non-tapered CFRP sheets and maximum loads of the beams with tapered CFRPs are governed by the length of first CFRP layer rather than total length of CFRP layers. In addition, analyses are performed using FE (Finite Element) models including cohesive elements to predict debonding behaviors between FRP and concrete elements. The predicted results from the FE models show good agreement with the experimental results.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.135-144
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• 2007

최근에 노후화된 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법으로 FRP를 이용한 보강이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구의 목적은 FRP로 보강된 콘크리트 실린더의 거동을 실험적으로 조사하고자 하는 것이다. 실험 변수로는 콘크리트의 압축강도, FRP재료의 종류 및 구속비이다. 본 연구에서 아라미드, 탄소 및 유리섬유로 보강된 콘크리트의 성능을 압축강도 실험을 통한 연구 결과를 보이고 있다. 이를 위해 축방향 하중, 축방향 및 횡방향 변형률을 측정하였다. 본 연구를 통하여 콘크리트의 강도와 횡방향 변형률과 횡방향 구속응력의 비로 정의되는 구속비가 구속 콘크리트의 응력-변형률을 결정하는 주요 인자인 것으로 나타났다. FRP로 더 많은 보강을 한 실험체는 우수한 구속력으로 인한 강도의 증가를 야기하였다. 고강도 콘크리트의 경우 FRP에 의한 보강으로 구속력의 증가이 증가되더라도 실험체의 압축변형률이 감소하여 취성파괴의 경향을 보였다. 구속된 콘크리트의 파괴는 FRP 재료의 극한 변형률 보다 낮은 변형률에서 FRP의 파단으로 시작되어 콘크리트의 파괴에 도달하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.253-263
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• 2007

기존의 많은 연구에서 비구속 콘크리트에 비해 FRP로 구속된 콘크리트는 강도 및 연성의 탁월한 증진 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 그러나, FRP로 구속된 콘크리트에 대한 보강 설계 시 구속 효과에 의한 정확한 평가가 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 FRP로 구속된 콘크리트의 강도 및 변형률을 예측하고자 하였다. 이를 위해서 102개의 실험체를 제작하여 일축압축실험을 수행하였으며 축하중, 축방향 변형률 및 횡방향 변형률을 측정하였다. 또한, 보다 정확한 극한응력과 변형률 예측식을 개발하기 위하여 기존 연구 결과를 이용하였다. 본 연구에서는 FRP로 구속된 콘크리트의 압축강도 실험을 통해 강도 및 변형률 예측 모델을 제안하였다. 제안된 식은 기존의 설계식에 비해 극한응력과 파괴 변형률을 보다 정확하게 예측하였다. 결과적으로, 본 연구에서 제안된 식은 구속된 콘크리트의 보수 보강을 위한 응력-변형률 모델에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.