• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.273-276
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• 2008

기존의 콘크리트 구조물은 콘크리트만으로는 부족한 인장력 강화를 위해 철근을 보강근으로 사용하여 구조물을 형성하였으며, 이러한 철근콘크리트 구조물 시스템 내에서 철근은 사용연한이 지날수록 염분 및 습기, 염화물 등 외부환경에 의해 부식된다. 이러한 철근의 부식은 최종적으로 콘크리트 구조물의 성능 저하와 수명 단축을 유발시키는 주요 원인이 된다. 이와 같은 이유로 최근 Fiber Reinforced Polymer(FRP)를 이용하여 철근을 대체할 수 있는 보강근을 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다. FRP 보강근은 철근에 비해 고강도를 발휘할 수 있을 뿐 아니라, 비부식성이기 때문에 기존 철근의 부식 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 그러나 FRP 보강근은 철근에 비해 낮은 탄성계수와 부착강도로 인해 동일 하중 수준에서 철근 콘크리트보다 균열폭이 커지고 균열이 크게 진행하는 단점을 갖고 있다. 본 연구에서는 FRP 보강근 콘크리트 보와 기존의 철근콘크리트 보에 대한 정적 재하 실험을 통해 보강근의 종류와 보강근의 배치, 보강비 등에 따른 균열 거동과 파괴 모드의 변화를 고찰하였으며, 설계기준식과 측정값과의 비교를 통해 FRP 보강근 콘크리트의 균열평가에 대한 설계기준식의 타당성을 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.145-151
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• 2007

섬유에 의하여 보강된 철근콘크리트 보는 철근만에 의하여 보강된 보와 다른 파괴 모드를 나타낸다. 섬유 보강 보는 섬유의 양, 내부 전단 보강 철근의 양 및 콘크리트의 압축강도에 따라서 전단 보강 철근이 항복하고 콘크리트가 압축 파괴하는 경우(섬유는 탄성 상태)와 콘크리트가 압축파괴하기 이전에 섬유가 파단하는 경우로 구별할 수 있다. 대부부의 섬유 보강 철근콘크리트 보는 전자의 파괴 모드를 나타내며 이 경우에 전단파괴 시의 섬유의 유효변형률을 정확하게 예측하여야 한다. 이 연구에서는 11개의 섬유 보강 철근콘크리트 보 실험을 통하여 섬유의 유효변형률을 측정하였다 실험의 주요 변수는 섬유의 양, 섬유의 종류(탄소 섬유, 유리 섬유), 부착 형상 (전단면 감싸기, 스트립형 부착)이었다. 실험에 의하여 측정된 섬유의 유효변형률은 제안된 유효변형률 예측법과 비교되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.216-222
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• 2002

현재 국내에서는 급속한 근대화 과정 중에서 시공시부터 부실하게 건설된 콘크리트 구조물의 사용기간이 짧아짐에 따라 구조물의 노후화가 심각하게 진행되고 있는 실정이다. 특히, 교량의 경우에는 교통량과 교통하중의 증가 등으로 인한 손상이 가속화되어 교량의 안전성에 심각한 문제가 발생되고 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 부재가 균열에 의해 박리ㆍ탈락되었다고 가정한 후, 인장하단에서 8cm까지 폴리머 시멘트 페이스트로 보수한 후 강연선을 이용하여 보강한 시험체, 에폭시 주입공법으로 균열을 보수한 후, 탄소섬유쉬트를 사용하여 보강한 시험체와 표준시험체 등 8개의 보를 제작하였다. 시험체의 제원은 단면 15$\times$25 cm 지간길이 200cm, 총길이 220cm이고, 강연선의 긴장량과 탄소섬유쉬트의 보강겹수을 실험변수를 선택하여 휨 실험을 실시하였다. 실험결과 폴리머 시멘트 페이스트와 포스트 강연선을 이용한 시험체와 탄소섬유쉬트 보강시험체는 표준시험체보다 상당히 큰 보강효과를 보였다. 탄소섬유쉬트 보강시험체는 1겹으로 보강할 경우에 보강재의 지간 중앙의 인장파단이 발생되어 보강효율이 가장 높았으며 보강겹수가 감소할수록 취성적인 파괴가 발생되어 보강성능이 저하되었다. 그러나, 강연선을 이용한 시험체는 긴장량이 증가할수록 보강효과가 선형적으로 증가하여 어느 정도까지는 상당히 큰 보강효과를 나타내었다.

• 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.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권6호
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• pp.27-35
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• 2015

Laser welding sector in the automotive industry has been widely recognized as one of the most important bonding processes, such as parts welding. Efforts to improve productivity and weld quality have been progressing steadily. In addition, laser welding is suitable for welding process that can produce high-quality welds suitable for flexible production and small quantity batch productions. In order to ensure the rigidity of the material, high strength material are applied to more than 1 GPa class body parts and automotive bumper beams. However, not only the situation is that the trend of domestic research, but also development is based on product molding considering freedom of shape where reinforcement is applied to meet the safety regulations and high-speed crash performance, despite the use of high strength materials. The tendency for heat-affected zone (HAZ) softening phenomenon common in areas of laser welded high tensile steel welding confirmed the occurrence of weld softening effect according to the process parameters. Based on this, range of process parameters could be selected for ensuring weld quality.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.49-57
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• 2010

본 연구는 기존 철근콘크리트 구조물에 대하여 대표적인 변위-기반 설계법인 Chopra&Goel 이 제안한 직접변위-기반 설계법의 기본개념을 적용하여 최대 설계지반 가속도에 대한 보강 Steel Jacket의 두께를 결장하고, 결정된 보강 두께를 적용하여 보강전 후 성능설계기법에 의한 비선형 해석 및 보강설계법에 의한 보다 개선된 알고리즘 및 프로그램을 제시하였다. Steel Jacket 보강된 철근콘크리트 기둥에 대한 설계 변위 추정을 위해 Steel Jacket 보강된 철근콘크리트 부재의 비선형 층상화 세그멘트 해석 모델을 제시하고, 성능기반설계에 의한 성능개선설계를 위하여 목표성능변위 및 설계자전가속도 조건에 대해 직접 변위-기반 설계 방법 및 변위계 수법에 의한 내진성능개선 설계 방법을 제시하였다. 적용 예에서 본 방법은 기존 철근콘크리트 기둥과 비교하여 성능개선설계 결과 보강 전에 비해 변위 연성비 및 변위성능에서 크게 개선된 성능설계 결과를 제공해 주었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권4호
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• pp.447-456
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• 2022

Recent experimental studies showed that deep steel I-shaped profiles classified as high ductility class sections in seismic design international codes exhibit low deformation capacity when subjected to cyclic loading. This paper presents an innovative retrofit solution to increase the rotation capacity of beams using bonded carbon fiber reinforced polymers (CFRP) patches validated with advanced finite element analysis. This investigation focuses on the flexural cyclic behaviour of I-shaped hot rolled steel deep section used as beams in moment-resisting frames (MRF) retrofitted with CFRP patches on the web. The main goal of this CFRP reinforcement is to increase the rotation capacity of the member without increasing the overstrength in order to avoid compromising the strong column-weak beam condition in MRF. A finite element model that simulates the cyclic plasticity behavior of the steel and the damage in the adhesive layer is developed. The damage is modelled using the cohesive zone modelling (CZM) technique that is able to capture the crack initiation and propagation. Details on the modelling techniques including the mesh sensitivity near the fracture zone are presented. The effectiveness of the retrofit solution depends strongly on the selection of the appropriate adhesive. Different adhesive types are investigated where the CZM parameters are calibrated from high fidelity fracture mechanics tests that are thoroughly validated in the literature. This includes a rigid adhesive commonly found in the construction industry and two tough adhesives used in the automotive industry. The results revealed that the CFRP patch can increase the rotation capacity of a steel member considerably when using tough adhesives.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.67-74
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• 2007

FRP 판을 콘크리트 구조물의 거푸집 및 보강재로 이용하기 위한 기본적인 실험을 수행하였다. FRP 판과 콘크리트가 합성 효과를 발휘하기 위해서는 두 재료간의 부착이 중요한 요인 중의 하나이다. 이러한 부착을 확보하기 위하여 FRP 판에 두 가지 크기의 골재를 일반적으로 건설 현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착 하였다. 콘크리트 보는 FRP 판만으로 인장 보강하였고 추가적인 휨 및 전단 보강은 하지 않았다. 비교를 위해 한 비교 실험 시편은 FRP 판에 골재를 부착하지 않고, 다른 한 비교 실험 시편은 FRP 판 대신에 종래의 철근으로 보강하여 실험하였다. 모든 콘크리트 보의 실험은 보의 중앙에 집중하중을 파괴까지 재하하였다. 실험 결과는 현행 ACI 318(2005)과 ACI 440(2006)과 비교 분석하였다. 본 연구 결과 FRP 판을 콘크리트 구조물의 거푸집 대용 및 인장 보강재로 충분히 활용할 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.121-127
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• 2010

퍼포본드 FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재로 이용한 합성보에 대한 실험을 수행하였다. FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재의 합성이용은 재래적인 방법에서 필요한 거푸집 조립 및 탈형 등의 작업이 수반되지 않으므로 빠른 시공이 가능하다. FRP 판과 콘크리트가 합성 구조체로 작용하기 위해서는 FRP 판의 표면처리가 필요하다. 이를 위해 FRP 판에 잔골재를 현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착하고 FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하였다. 합성보에 추가적인 휨 및 전단보강은 하지 않았다. 비교를 위해 두가지 종류의 비교 실험시편을 제작하였다. FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하지 않은 비교 실험시편과 FRP 판 대신에 철근으로 보강한 비교 실험시편이다. 모든 시험체는 중앙에 집중하중을 재하하여 파괴까지 실험하였다. 본 연구 결과 퍼포본드 FRP 판은 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 대용 및 인장 보강재로도 활용 할 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.839-854
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• 2018

본 연구는 GFRP plate 보강세그먼트를 TBM 터널 지보재로 적용하기 위한 성능평가를 실시하였다. 세그먼트의 철근량 감소와 균열제어 및 파손 등의 국부적인 손상 방지를 위하여 최근 SFRC세그먼트 적용되고 있다. 그러나 SFRC세그먼트에 사용되는 강섬유는 섬유 부식에 의한 내구성 저하 문제가 제기되고 있으며, RC세그먼트와 비교하여 SFRC세그먼트의 최대 휨하중 감소는 TBM 터널 세그먼트의 폭넓은 적용범위를 저해하고 있다. 따라서 SFRC세그먼트의 최대하중 증가를 위한 보강재로 GFRP plate 고려하였으며, 강섬유의 대체재로 부식 우려가 없는 구조용 합성섬유를 사용하였다. 보강섬유의 종류 및 GFRP plate 두께를 주요 변수로 하여 세그먼트의 휨 성능평가를 실시한 결과, 보강섬유와 3 mm 두께의 GFRP plate로 보강한 세그먼트는 섬유로만 보강한 세그먼트와 비교하여 섬유 종류별로 최대하중이 21.78~23.03%, 휨인성은 0.5~7.96% 증가하여 우수한 휨성능 효과를 보여주었다.