• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권1호
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• pp.71-81
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• 2024

Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars have now been widely adopted as an alternative to traditional steel reinforcements in infrastructure and civil industries worldwide due variety of merits. This paper presents a numerical methodology to investigate FRP bar-reinforced beam-column joint behavior under quasi-static loading. The proposed numerical model is validated with test results considering load-deflection behavior, damage pattern at beam-column joint, and strain variation in reinforcements, wherein the results are in agreement. The numerical model is subsequently employed for parametric investigation to enhance the end-span beam-column joint performance using different joint reinforcement systems. To reduce the manufacturing issue of bend in the FRP bar, the headed FRP bar is employed in a beam-column joint, and performance was investigated at different column axial loads. Headed bar-reinforced beam-column joints show better performance as compared to beam-column joints having an L-bar in terms of concrete damage, load-carrying capacity, and joint shear strength. The applicability and efficiency of FRP bars at different story heights have also been investigated with varying column axial loads.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.627-634
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• 2014

본 연구에서는 폭발에 의한 국부손상이 철근콘크리트 보의 잔류 휨강도 및 연성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 $160{\times}290{\times}2200mm$의 철근콘크리트 보에 대하여 근접 폭발 시험과 정하중 휨시험을 수행하였다. 또한 이 시험을 통해 강섬유 및 FRP 시트로 보강한 철근콘크리트 보의 폭발저항성능을 평가하였다. 장약량 1kg, 이격거리 0.1m의 폭발 시험을 수행하였으며, 시험 후 시험체의 crater, spall 지름과 무게손실(weight loss)을 측정하여 시험체의 국부손상을 평가하였다. 또한 폭발하중을 받지 않은 시험체와 폭발하중을 받아 국부손상이 발생한 시험체의 정하중 휨시험을 수행하여 휨강도 및 연성지수를 측정하였다. 시험결과, 보통콘크리트 시험체(NC)는 비교적 큰 crater와 spall이 발생하였으며 국부손상에 의한 무게 손실이 23.5kg 발생하였다. 반면 강섬유보강콘크리트 시험체(SFRC)와 FRP 시트 보강 시험체(NC-F, NC-FS)는 NC에 비해 crater 크기와 무게손실이 감소하며 향상된 폭발저항성능을 나타내었다. 또한 폭발하중에 의해 국부손상이 발생한 시험체들은 휨강도와 연성지수가 감소하였다. 특히 NC는 잔류 휨강도가 기존 강도에 비해 크게 감소하였고 압축철근의 좌굴현상이 나타나며 취성적으로 파괴되었다. 강섬유와 FRP 시트로 보강한 시험체의 경우 잔류 휨강도 및 연성지수가 NC에 비해 증가하였다. 이를 통해 폭발이 발생할 경우, 충분한 이격거리를 확보하지 못하면 장약량이 적더라도 구조부재에 심각한 국부손상을 발생 시킬 수 있다는 것을 알 수 있었으며, 강섬유와 FRP 시트에 의한 보강 방법이 폭발저항성능을 향상시킨다는 것을 확인할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권1호
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• pp.31-46
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• 2019

In the present study, the various dynamic properties of MWCNT embedded fiber reinforced polymer uniform and tapered composite (MWCNT-FRP) plates are investigated. Various configurations of a tapered composite plate with ply-drop off and uniform composite plate have been considered for the development of the finite element formulation and experimental investigations. First order shear deformation theory (FSDT) has been used to derive the kinetic and potential energy equations of the hybrid composite plates by including the effect of rotary inertia, shear deformation and non-uniformity in thickness of the plate. The governing equations of motion of FRP composite plates without and with MWCNT reinforcement are derived by considering a nine- node rectangular element with five degrees of freedom (DOF) at each node. The effectiveness of the developed finite element formulation has been demonstrated by comparing the natural frequencies and damping ratio of FRP composite plates without and with MWCNT reinforcement obtained experimentally. Various parametric studies are also performed to study the effect of CNT volume fraction and CNT aspect ratio of the composite plate on the natural frequencies of different configurations of CNT reinforced hybrid composite plates. Further the forced vibration analysis is performed to compare the dynamic response of the various configurations of MWCNT-GFRP composite plate with GFRP composite plate under harmonic excitations. It was observed that the fundamental natural frequency and damping ratio of the GFRP composite plate increase approximately 8% and 37% respectively with 0.5wt% reinforcement of MWCNT under CFCF boundary condition. The natural frequencies of MWCNT-GFRP hybrid composite plates tend to decrease with the increase of MWCNT volume fraction beyond 2% due to agglomeration of CNT's. It is also observed that the aspect ratio of the CNT has negligible effect on the improvement of dynamics properties due to randomly orientation of CNT's.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.45-52
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• 2011

고강도 콘크리트의 폭렬현상을 억제하여 내화 성능을 개선하기 위한 방법으로 고온에서 수증기가 콘크리트 표면으로 이동할 수 있도록 경로를 제공하여 주는 섬유를 혼입하는 방안이 있다. 본 연구에서는 섬유혼입 고강도 콘크리트 기둥에 대한 재하 내화 실험을 수행하였고, 내부 철근의 온도분포 예측을 위한 열전달 모델과 고온에서 콘크리트 기둥의 역학적 거동에 대한 재료모델을 제시하였다. 화재 시 콘크리트 내부의 물리적인 현상과 콘크리트의 열적 특성을 고려하여 선행 연구의 재료모델을 수정하였다. 수정한 모델을 이용한 섬유혼입 고강도 콘크리트의 유한요소 해석을 실행하였고, 재하 내화실험과의 비교를 통하여 재료모델을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.47-54
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• 2023

본 연구에서는 GFRP, BFRP와 CFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 시험체의 인장 거동 특성을 실험적으로 분석하였다. FRP 보강근의 인장강도는 설계강도와 유사하게 나타났으나, 탄성계수는 다소 낮게 측정되었다. 또한 인장강화 시험체는 OPC와 SFRC를 사용하여 150(W)×150(B)×1000(H) mm의 크기로 제작하였다. 균열간격은 탄성계수가 낮고 표면이 보다 매끄러운 GFRP 보강근이 가장 크게 나타났으며, 표면이 다소 거친 BFRP와 탄성계수가 높은 CFRP 보강근의 균열간격은 비슷하게 분석되었다. 하중-변형률관계에서도 GFRP보강근은 균열후 다소 급격한 거동을 보인것에 반하여 BFRP와 CFRP 보강근은 균열발생시 다소 안정적인 거동후 일정수준은 인장강화 효과를 유지하였다. 인장강화지수의 경우 직경이 증가할수록 인장강화지수는 다소 작게 분석되었으며, BFRP보다 GFRP의 경우가 인장강화지수는 높게 분석되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제47권5호
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• pp.655-662
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• 2019

This study evaluated the multi-bonding performances of timbers as well as those of reinforcement and timber to obtain data for preparing guidelines regarding the use of timbers as large structural members. For the multi-bonding performances of timbers, four types of bonding surfaces were prepared according to the pith position. For the bonding performances of FRP (fiber-reinforced plastic)/steel plate and timber, a total of 11 types of specimens were produced for the selection of the appropriate adhesive. The bonding performances of the produced specimens were evaluated through a water soaking delamination test, a water boiling delamination test, and a block shear strength test. The test results showed that the bonding strength of the bonding surface according to the pith position was highest in the specimen for which the two sections with the pith at the center of the cross-section on timber and between the bonding surfaces (the tangential and radial sections were mixed) were bonded. Furthermore, the specimens for which the section (radial section) with the pith on the bonding surface of the timber was bonded showed a high delamination percentage. The results of the block shear strength test showed that the bonding section did not have a significant effect on the shear strength, and that the measured wood failure percentage was higher than the KS standard value. The PVAc adhesive showed the highest bonding strength between larix timber and GFRP (glass FRP). Furthermore, the epoxy and polyurethane adhesives showed good bonding strength for CFRP (carbon FRP) and structure steel, respectively.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.53-58
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• 2017

FRP Hybrid Bar는 내부에 강재를 유리섬유와 에폭시 수지가 코팅된 형태로 사용되는데, 인장경화 성능이 있으며, 경량이므로 효과적인 보강재료로 사용될 수 있다. 자외선 및 동결융해에 노출된 에폭시는 표면 열화가 발생하기 쉬우며, 이는 매립된 철근 및 표면의 콘크리트와의 부착력 저하를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 일반철근, FRP Hybrid Bar 및 자외선(UV) 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 외관특성분석을 실시하였다. 또한 각 보강재를 사용하여 콘크리트 인발 공시체를 제조하였으며, 동결융해시험을 실시해 Cycle에 따른 부착성능을 분석하였다. FRP Hybrid Bar는 UV 폭로시험 후에도 표면 산화(Chalking)와 같은 에폭시계 재료의 열화가 나타나지 않았다. 동결융해시험은 120Cycle 및 180Cycle까지 진행하였는데, UV 폭로시험 후 FRP Hybrid Bar를 사용한 공시체는 $241{\pm}kN$ 부착력을 가지고 있었다. 이는 일반철근 대비 약 106.3%수준으로 개선된 부착강도인데, FRP Hybrid Bar 표면의 규사코팅에 따라 부착면적이 증가했기 때문이다. 3가지 조건(일반철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로시험 후의 FRP Hybrid Bar)에 대하여, 동결융해 Cycle이 증가함에 따라 부착력이 크게 감소하지는 않았으나, 코팅된 규사의 박락으로 인해 UV 시험 이후의 동결융해를 거친 조건에서는 실험 편차가 상대적으로 증가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.169-176
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• 2021

본 연구에서는 고온가열 이후의 탄소 보강근의 잔류 부착 강도 평가를 위하여 상온, 150℃에 따른 부착실험을 수행하였으며, 탄소 보강근과의 비교를 위한 D10 및 D13 철근도 고온 가열한 이후 잔류 부착 강도를 평가하였다. 실험 결과, 150℃ 가열 이후 탄소 보강근의 부착 강도는 상온 대비 약 9.94% 감소하였다. 반면 가열 이후 D10 철근 및 D13 철근 모두 탄소 보강근 대비 부착 강도 감소율이 적게 나타났다. 또한 온도 가열 이후 최대부착 강도에서 발생한 슬립도 탄소 보강근과 철근 모두 줄어드는 경향을 보였다. 이를 통해 고온가열에 따른 부착 강도와 슬립 감소의 상관관계를 확인하였으며, 부착-슬립 곡선을 나타내었다. 최종적으로는 실험 결괏값을 상대부착 강도로 나타냄으로써 가열 이후 탄소 보강근 및 철근의 잔류 부착성능을 확인하고자 하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제41권1호
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• pp.51-57
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• 2013

직물형 유리섬유 조합에 따른 보강 집성재의 볼트 접합부 전단 성능을 알아보기 위하여 인장형 전단시험을 실시하였다. 보강재는 직물형 유리섬유로서 유리섬유 배열 형태는 평직형과 능직형을 사용하였다. 보강 집성재는 5층으로 직물형 유리섬유의 삽입 위치와 조합 형태를 달리하여 층재 사이에 삽입 적층시켜 제작하였다. 인장형 전단 시험편은 강판 삽입형로서 끝면거리 7D에 직경 12, 16 mm의 볼트로 접합하였다. 체적비 1% 직물형 유리섬유 보강 집성재의 경우 12 mm 볼트 접합부의 항복 전단내력은 집성재 외층부보다 내층부를 보강한 시험편에서 10% 큰 값을 나타내었다. 체적비 2% 직물형 유리섬유 보강 집성재의 항복 전단내력은 12 mm 볼트 접합부의 경우 각층재 사이에 삽입 적층시킨 시험편이 보강하지 않은 접합부보다 약 22% 향상되었으며, 16 mm 볼트 접합부의 항복 전단내력은 약 20% 향상되었다.

• 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.