• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.414-423
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• 2020

최근 콘크리트 구조물을 보강하는데 경량이며 높은 강도를 가지고 있는 FRP(Fiber Reinforced Polymer)시트의 사용이 증가하고 있는데 구조물 보강 설계 시 부착 강도가 매우 중요하다. 그래서 FRP시트와 콘크리트 사이의 부착 강도에 대한 정확한 수치 모델을 얻기 위하여 많은 연구자가 다양한 변수(콘크리트 압축강도 및 인장강도, 콘크리트와 FRP의 탄성계수, 콘크리트와 FRP의 폭과 두께, 파괴에너지, 부착 길이, 유효부착길이, 최대 부착 응력과 최대 슬립)를 가지고 실험과 해석 연구를 수행하여 왔다. 결과적으로 많은 모델이 도출되었으나 실무에 쉽게 사용될 수 있는 검증된 모델은 제시되지 않았다. 그래서 본 연구는 현재까지 제안된 23개의 모델(Khalifa 모델, Iso 모델, Maeda 모델, Chen 모델 등)로부터 부착 강도에 미치는 요인을 분석하고 188개의 시험체에 대한 부착 강도 실험값을 각 모델들의 수치 결과 값과 비교하여 수식이 간단하고 높은 정도를 가진 사용하기 쉬운 모델을 제시하고자 하였다. 결과적으로 부착 강도 모델로 Iso 모델과 Holzenkӓmpfer 모델의 유효부착길이에 근거한 실용성 있는 모델을 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제46권1호
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• pp.111-135
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• 2013

An experimental study has been carried out on square plain concrete (PC) and reinforced concrete (RC) columns strengthened with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) sheets. A total of 78 specimens were loaded to failure in axial compression and investigated in both axial and transverse directions. Slenderness of the columns, number of wrap layers and concrete strength were the test parameters. Compressive stress, axial and hoop strains were recorded to evaluate the stress-strain relationship, ultimate strength and ductility of the specimens. Results clearly demonstrate that composite wrapping can enhance the structural performance of square columns in terms of both maximum strength and ductility. On the basis of the effective lateral confining pressure of composite jacket and the effective FRP strain coefficient, new peak stress equations were proposed to predict the axial strength and corresponding strain of FRP-confined square concrete columns. This model incorporates the effect of the effective circumferential FRP failure strain and the effect of the effective lateral confining pressure. The results show that the predictions of the model agree well with the test data.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.185-193
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• 2011

이 연구에서는 FRP 전단보강 및 무보강 콘크리트 보의 전단강도를 정확하게 평가하기 위하여 통합전단설계방법을 개발하였다. 이를 위하여, FRP의 전단강도 기여분과 콘크리트의 전단강도 기여분을 각각 정의하였다. 기존의 FRP 전단강도 평가모델과 실험 결과를 비교 분석한 결과, Triantafillou의 FRP 전단강도 평가모델이 FRP의 유효변형률과 전단강도의 추정이 우수하므로 Triantafillou의 모델을 이용하여 FRP의 전단강도 기여분을 정의하였다. 콘크리트 전단강도 기여분은 선행 연구에서 제안된 변형도 기반 전단강도모델을 이용하여 정의하였다. 콘크리트 단면의 압축대에 작용하는 압축응력과 전단응력의 상관관계를 고려하기 위하여 콘크리트 재료파괴기준을 이용하여 콘크리트 전단강도 기여분을 산정하였다. 제안한 설계방법은 기존 실험 연구 결과와 비교하여 유효성을 검증하였다. 비교 결과 제안한 설계방법은 다양한 설계변수 범위에서 FRP 전단보강 및 무보강 콘크리트 보의 전단강도를 정확하게 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.23-31
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• 2011

본 연구는 섬유 보강 폴리머(Fiber Reinforced Polymers, 이하 FRP) bar로 보강된 콘크리트 깊은보의 전단강도을 평가하기 위하여 전단경간비, 보강비, 유효깊이, 주근의 종류를 변수로 총 15개의 시험체에 대한 전단 실험을 수행하였다. 전단 실험을 토대로 FRP bar로 보강된 콘크리트 깊은보의 균열 및 처짐에 대한 거동 조사를 수행하였으며, ACI 318-08의 스트럿-타이 모델(이하 STM)을 이용한 전단강도와 아치작용을 고려한 기존 제안식에 의한 전단강도를 비교 평가하였다. 그 결과 FRP bar로 보강한 경우가 Steel bar로 보강한 경우보다 전단강도가 증가하는 것으로 나타났으며, 전단강도 산정에 있어 ACI 318-08 STM을 이용한 방법이 경험식에 의한 방법보다 상대적으로 정확했다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.68-71
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• 2004

In the shear strengthening with FRP sheets, beams are wrapped around the webs and tension face of critical shear span by fiber sheets. The shear strength of RC beam strengthened with FRP sheets must be calculated based on the effective strain that can be developed in the FRP sheets at ultimate stage because the final failure modes of beams are governed by premature debonding of FRP sheet due to the limitation of bonded length by beam depth. An experimental study is carried out to evaluate the shear strengthening effect of AFRP or GFRP sheets with respect to shear reinforcement ratio of rebar. From the test results, it was found that the additional shear strength provided by GFRP or AFRP can be estimated by $p_w{\cdot}f_w$ based on the maximum effective strain of FRP sheet $4,000m{\mu}$ proposed by ACI 440 committee.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.107-115
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• 2011

본 연구는 부착재료의 변화 및 동결융해에 따른 FRP-콘크리트구조물 경계면의 거동을 조사하였다. 실험 시 고려된 연구변수로는 부착경계면의 부착강도, 경계면 유효부착길이 등을 조사하였다. 경계면 부착재료에 따른 거동변화 실험체의 경우 FRP-구조물 부착경계면에 사용되는 에폭시의 종류를 각각 3가지로 분류하며 FRP-콘크리트간 다양한 부착길이를 고려하여 시편을 제작하였으며 동결융해에 따른 경계면 거동조사의 경우 0 cycle에서 300cycle까지 계속적으로 증가되는 주기에 대하여 실험체들을 제작, 장기거동 부착실험을 수행하였다. 본 실험결과, 적용 부착재료의 종류에 따라 최대 유효부착길이는 5~7% 차이가 있었으며 동결융해 주기증가에 따른 최대부착하중 및 유효부착길이의 경우 초기에 나타난 급격한 거동변화 이후 상대적으로 불규칙한 변화를 장기적으로 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.173-181
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• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권2호
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• pp.155-168
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• 2019

This paper presents the results of an experimental investigation on the compressive strength of small scale concentrically axially loaded fiber-reinforced polymer (FRP) confined plain concrete columns, with cylinder concrete strength 19 MPa. For columns with circular (150-mm diameter) and square (150-mm side) cross sections wrapped with glass- and carbon-FRP sheets (GFRP and CFRP, respectively) applied with dry lay-up the effect of different jacket schemes and different overlap configurations on the confined characteristics is investigated. Test results indicate that the most cost effective jacket configuration among those tested is for one layer of CFRP, for both types of sections. In square sections the location of the lap length, either in the corner or along the side, does not seem to affect the confined performance. Furthermore, in circular sections, the presence of an extra wrap with FRP fibers parallel to the column's axis enhances the concrete strength proportionally to the axial rigidity of the FRP jacket. The recorded strains and the distributions of lateral confining pressures are discussed. Existing design equations are used to assess the lateral confining stresses and the confined concrete strength making use of the measured hoop strains.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(I)
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• pp.251-254
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• 2005

A number of studies have been conducted on FRP shear strengthening of RC beams during the past decade. The test results indicated. that the strengthened specimens failed predominantly by debonding of the FRP sheets before reaching the rupture strength of FRP sheets. For this reason, limits on the effective strain in FRP have been incorporated in ACI 440.2R recommendation considering debonding failure. This paper presents the test results of 7 small scale RC beams shear-strengthened with glass fiber sheets. Three types of FRP configurations, such as two sides bonded, U wrap and fiber shear-key embedded, were considered. GFRP sheet were bonded vertically to member axis along the shear span. From the test results, it was found that debonding strain of GFRP sheets at failure decreased with the number of layers. In addition, effective strain of FRP proposed by ACI 440.2R recommendation has been verified in this study.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권3호
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• pp.383-393
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• 2023

Conventional reinforced concrete design codes assume ideal strain evolution in semi-deep beams with externally bonded fiber-reinforced polymer (EB-FRP) web strips. However, there is a strain interaction between internal stirrups and web strips, leading to a notable difference between code-based and experimental shear strengths. Current study provides an experiment-verified detailed numerical framework to assess the potential strain interaction under quasi-static monotonic load. Based on the observations, steel stirrups are effective only for low EB-FRP amounts and the over-strengthening of semi-deep beams prevents the stirrups from yielding, reducing its shear strength contribution. A notable difference is detected between the code-based and the study-based EB-FRP strain values, which is a function of the normalized FRP stress parameter. Semi-analytical relations are proposed to estimate the effective strain and stress of the components considering the potential strain interaction. For the sake of simplification, a linearized correction factor is proposed for the EB-FRP web strip strain, assuming its restraining effect as constant for all steel stirrup amounts.