• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.251-254
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• 2009

건설 분야에서 FRP(Fiber Reinforced Polymers) 부재는 기존의 건설부재에 비해 많은 장점을 가지고 있어 여러 분야에서 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 그중 FRP 재료를 이용한 교량 부재들이 해외 뿐만 아니라 국내에서도 연구되고 있으며, FRP 인장재 및 바닥판은 연구 및 개발이 완료돼 현재 시공 중에 있고 FRP 휨 부재 또한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이런 FRP 부재는 외부 환경에 그대로 노출됨으로써, 온도 등의 주위 환경의 변화에 많은 영향을 받게 되며, 특히 높은 온도에 취약한 성질을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 FRP 부재의 온도에 따른 역학적 특성을 파악하기위한 실험적 연구로써, $-21^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $200^{\circ}C$에 각각 1시간씩 시험체를 보관한 뒤 내구성 실험을 실시하였다. 각각의 시험체는 FRP 모듈형 박스부재에서 4개씩 채취하였으며, 실험 실시 후 SEM촬영을 실시하여 파괴모드를 분석하였다. 실험 결과 저온일 때는 강도변화가 많이 나타나지 않았으나 고온일 때 압축 및 휨강도의 급격한 저조를 확인할 수 있었다. 고온 보관 시험체의 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영결과 수지의 손상으로 낮은 강도가 측정되는 것을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.3-9
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• 2007

구조물의 성능평가에 대한 관심이 높아지면서 비파괴 검사 기술에 대한 요구는 계속 증가하고 있다. 이 중에서 전자파법을 이용한 비파괴 검사 기술은 콘크리트 구조물의 균열 탐사에 유용하다고 입증되어 왔고 탄소섬유 (FRP)로 보강된 콘크리트 구조물의 계면 박리를 탐사하는데도 효율적으로 쓰일 수 있을 것으로 예상되었다. 또한 초음파법을 이용한 비파괴 검사 기술도 적용 가능할 것으로 예상되었다. 이번 연구의 목적은 전자기파법 및 초음파법을 이용하여 FRP로 보강된 콘크리트 구조물의 박리를 탐사하기 위한 신뢰성 있는 기술을 개발하는데 있다. 기초 실험을 위하여 스티로폼을 이용하여 인위박리 콘크리트 보강시편을 제작하였고 측정을 실시하였다. 전자기파법을 이용한 연구에서는 기존 안테나 대신에 중심 주파수 15 GHz, 대역폭 10 GHz의 성능을 가진 혼 안테나를 사용하였고 초음파법을 이용한 연구에서는 콘크리트 균열용 상용 장비인 TR-300에 박리측정용 탐촉자를 사용하여 측정을 실시하였다. 두 가지 방법 모두 박리의 유무를 판별하는데 성공하였고 더욱 정밀한 결과를 위하여 향후 연구 방향을 제시하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(II)
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• pp.325-328
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• 2005

Fiber Reinforced Polymers are recognized as the alternative materials for solving the problem due to the excellent corrosion-resistant property, light-weight and higher strength than steel. Glass fiber is superior to other fibers from the economical point of view but the mechanical property is not. For this reason, researches to improve the mechanical property of glass fiber reinforced polymer rebar has been conducted and it emerged as a solution to make the bar as a hybrid type with carbon fibers. This paper presents results of experimental program to investigate the scattering effectiveness of carbon fibers in glass FRP bar.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제6권1호
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• pp.47-66
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• 2019

One method of retrofitting concrete structures is to use fiber reinforced polymers (FRP). In this research, the shear, torsional and flexural strengthening of self-compacting reinforced concrete (RC) girders are fulfilled with glass fiber reinforced polymer (GFRP) and carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials. At first, for verification, the experimental results were compared with numerical modeling results obtained from ABAQUS software version 6.10. Then the reinforcing sheets were attached to concrete girders in one and two layers. Studying numerical results obtained from ABAQUS software showed that the girders stiffness decreased with the propagations of cracks in them, and then the extra stresses were tolerated by adhesive layers and GFRP and CFRP sheets, which resulted in increasing the bearing capacity of the studied girders. In fact, shear, torsion and bending strengths of the girders increased by reinforcing girders with adding GFRP and CFRP sheets. The samples including two layers of CFRP had the maximum efficiencies that were 90, 76 and 60 percent of improvement in shear, torsion and bending strengths, respectively. It is worth noting that the bearing capacity of concrete girders with adding one layer of CFRP was slightly higher than the ones having two layers of GFRP in all circumstances; therefore, despite the lower initial cost of GFRP, using CFRP can be more economical in some conditions.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권1호
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• pp.13-24
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• 2016

In the present paper, glass fibers are substituted partially with monofilament fishnet and polyester matrix for making the composites. The composite specimens were prepared in accordance with ASTM for analyzing the flexural strength and dynamic mechanical properties. Furthermore, machinability revealed the interaction of glass fiber and partial substituted monofilament fishnet fiber with the matrix. Fiber pullouts on the fractured specimen during the physical testing of the composites are also investigated by COSLAB microscope. The results reveal that the fishnet based composites have appreciably higher flexural properties. Furthermore, the glass fiber, woven roving and fishnet composite has more storage modulus and significant mechanical damping. The composite specimens were fabricated by hand lay-up method. Hence, these composites are the possible applications to develop the value added products. The results of this study are presented.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권2호
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• pp.213-226
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• 2018

This paper focuses on the seismic protection of slender old masonry structures by the implementation of prestressing devices at key locations. The devices are vertically and externally located inside the towers in order to be reversible and calibrated. An extensive parametric study on a selected slender tower is carried out based on more than 100 nonlinear static simulations aimed at investigating the impact of different parameters on the seismic performance: (i) different prestressing levels; (ii) shape memory alloy superelasticity and (iii) changes in prestressing-forces in all the stages of the analysis until failure and masonry toe crushing. The tendon materials under analysis are conventional prestressing steel, fiber-reinforced polymers of different fibers and shape memory alloys. The parametric study serves to select the most suitable prestressing device and optimal prestressing level able to dissipate more earthquake energy. The seismic energy dissipation is evaluated by comparing the structural capacity curves in original state and retrofitted.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권2호
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• pp.441-465
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• 2015

This paper presents the experimental results of flexural and compression steel members strengthened with carbon fiber reinforced polymers (CFRP) sheets. In the flexural test, the five specimens were fabricated and the test parameters were the number of CFRP ply and the ratio of partial-length bonded CFRP sheets of specimen. The CFRP sheet strengthened steel beam had failure mode: CFRP sheet rupture at the mid span of steel beams. A maximum increase of 11.3% was achieved depending on the number of CFRP sheet ply and the length of CFRP sheet. In the compression test, the nine specimens were fabricated and the main parameters were: width-thickness ratio (b/t), the number of CFRP ply, and the length of the specimen. From the tests, for short columns it was observed that two sides would typically buckle outward and the other two sides would buckle inward. Also, for long columns, overall buckling was observed. A maximum increase of 57% was achieved in axial-load capacity when 3 layers of CFRP were used to wrap HSS columns of b/t = 60 transversely.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권5호
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• pp.569-583
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• 2019

Tubular steel sections are widespread all over the world because of their strength and aesthetic appearance. Tubular steel members may exhibit local buckling such as elephant foot or overall buckling under extreme compression load. Recently, external bonding of fiber reinforced polymers (FRP) sheets for strengthening these members has been explored through experimental research. This paper presents three-dimensional nonlinear finite element analysis (FEA) to investigate the structural behavior of strengthening tubular steel members with FRP against local and overall buckling phenomena. Out-of-roundness and out-of-straightness imperfections were introduced to the numerical models to simulate the elephant foot and overall buckling, respectively. The nonlinear analysis preferences such as the integration scheme of the shell elements, the algorithm for solution of nonlinear equations, the loading procedure, the bisection limits for the load increments, and the convergence criteria were set, appropriately enough, to successfully track the sophisticated buckling deformations. The agreement between the results of both the presented FEA and the experimental research was evident. The FEA results demonstrated the power of the presented rigorous FEA in monitoring the plastic strain distribution and the buckling phenomena (initiation and propagation). Consequently, the buckling process was interpreted for each mode (elephant foot and overall) into three sequential stages. Furthermore, the influence of FRP layers on the nonlinear analysis preferences and the results was presented.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.179-185
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• 2009

최근 건설구조물에 대한 FRP의 활용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP는 단위중량당의 강도와 강성이 기존 건설재료인 강재나 콘크리트에 비해 매우 크고, 부식에 대한 저항성이 뛰어나는 등의 여러 가지 물리적, 화학적 장점이 있다. 이러한 장점을 이용하여 FRP 외양관을 단면의 효율성을 극대화할 수 있고 경제성과 경관에 매우 효과가 큰 스트럿을 가진 PSC 박스거더교의 스트럿 부재의 피복재로 적용하고자 한다. 본 논문에서는 스트럿을 가진 PSC 박스거더에 사용되는 FRP 외양관의 적용성을 평가하기 위하여 이와 관련한 FRP 외양관의 시편실험과 FRP로 피복된 콘크리트 부재의 압축실험을 수행하였으며, 실험결과로부터 콘크리트 강도와 에너지 흡수능력 및 연성이 증진되어 스트럿 부재로써 충분한 안전성을 확보할 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.1-15
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• 2023

미래모빌리티의 발전 기대에 따라 에너지 소비 절감에 대한 수요가 증가하고 있다. 경량구조용소재는 온실가스 배출 감소 및 에너지 효율 향상을 위한 방안으로 알려져 있다. 특히, 섬유강화복합재료(FRP, fiber reinforced polymer composite)는 뛰어난 기계적 특성 및 낮은 무게로 인해 기존 합금을 대체할 수 있는 소재로 주목받는다. 본 논문에서는, 탄소섬유강화복합재료(CFRP, carbon FRP) 및 자기강화복합재료(SRC, self-reinforced composite)의 산업 적용 및 연구 동향을 강화재, 고분자 매트릭스 및 공정에 기반하여 검토하였다. 항공분야에서 주로 활용되는 에폭시 수지 기반 오토클레이브 공법의 높은 공정단가 및 긴 제조시간을 극복하기 위하여, 속경화성 에폭시 수지를 이용한 고압수지이송성형 공정으로 CFRP가 적용된 전기자동차의 양산을 보고하였다. 또한, 탄소섬유복합재료의 재활용 이슈를 해결하기 위한 열가소성 수지 기반 CFRP 및 계면 향상 방안들이 재료 및 공정 측면에서 검토되었다. FRP의 우수한 기계적 특성을 유도하는 주요한 요인으로 알려진 완벽한 매트릭스-강화재 계면을 형성하기 위하여, 고분자 섬유에 동일한 매트릭스를 함침시킨 SRC에 대한 연구들이 보고되고 있다. 다양한 열가소성 고분자에 기초한 SRC의 물리적 및 기계적 특성들을 고분자 배향 및 복합재료 구조 측면에서 검토하였다. 또한, 고연 신 폴리프로필렌 섬유 기반 SRC의 공정창 확장을 위한 공중합체 매트릭스 전략이 논의되었다. 경량구조용소재의 CFRP 및 SRC 적용은 미래모빌리티의 에너지 효율 향상에 대한 잠재적인 선택을 제공할 수 있다.