• Steel and Composite Structures
• /
• 제46권1호
• /
• pp.115-132
• /
• 2023

The present study experimentally and analytically investigates the effect of tensile reinforcement ratio and arrangement on the behavior of FRP strengthened reinforced concrete (RC) beams. The experimental part of the program was comprised of 8 RC beams that were tested under four-point bending. Results have shown that by keeping the total cross-section area of tensile reinforcing bars constant, in specimens with a low reinforcement ratio, increasing the number and decreasing the diameter of bars in the section lead to 21% and 29% increase in the load-carrying capacity of specimens made with normal and high compressive strength, respectively. In specimens with high reinforcement ratio, a different behavior was observed. Furthermore, the accuracy of the existing code provisions and analytical models in predicting the load-carrying capacity of the FRP strengthened beams failed by premature debonding mode were evaluated. Herein, a model is proposed which considers the tensile reinforcement ratio (as opposed to code provisions) to achieve more accurate results for calculating the load carrying capacity of FRP strengthened RC beams.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권4호
• /
• pp.491-497
• /
• 2014

철근의 부식은 철근콘크리트 교량 바닥판의 성능 저하에 큰 요인으로 작용한다. FRP는 비부식성 재료이기 때문에 이를 활용하여 보강근을 개발하려는 노력이 이루어지고 있다. 여러 종류의 FRP 보강근이 개발되었으나 아직 활용 실적은 많지 않은 상황이다. 그 이유로는 FRP 보강 콘크리트 구조물에 대한 단/장기 검증 데이터가 부족하기 때문이다. 이 연구에서는 GFRP 보강 바닥판에 대한 피로성능을 관찰하기 위해서 길이 4000 mm, 폭이 3000 mm, 높이 240 mm인 실제 크기의 교량 바닥판을 도로교설계기준을 준용하여 제작한 후 실험을 실시하였다. 하부 보강비를 변수로 설정하였으며 DB-24 하중이 바닥판 중앙에 집중 작용하는 것으로 실험을 실시하였다. 사용하중의 3.5, 4.5, 5.0배에 해당하는 다양한 하중을 2백 만회 이상 반복 재하하여 GFRP 보강 바닥판의 피로성능을 관찰하였다. 실험 결과 거더가 횡구속된 GFRP 보강 바닥판의 최대성능은 보강근비에는 민감하지 않았고, 피로성능은 보강비보다는 적용하중의 크기에 민감하며, 바닥판이 200만회 이상 반복재하에 저항하기 위해서는 재하되는 집중하중의 크기는 최대하중의 58% 수준 이하이어야 하며, 이 연구의 실험 대상 GFRP 보강 바닥판의 피로수명은 철근 콘크리트 바닥판의 수명 예측값보다는 다소 낮은 값을 나타내었고 FRP 보강 콘크리트 바닥판의 기존 예측값보다는 높은 값을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권1호
• /
• pp.78-86
• /
• 2003

섬유보강재를 사용한 철근콘크리트 부재의 보강공법은 재료의 내부식성 및 시공의 편리성 등 여러 가지 장점으로 인하여 최근 그 사용이 현저하게 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 여러 가지 종류의 섬유보강재를 사용하여 휨보강된 철근콘크리트 보의 휨성능을 비교하고, 그 특성을 고려한 보강설계식을 제안하였다. 섬유보강재의 종류(아라미드, 유리, 탄소섬유) 및 보강비에 따른 철근콘크리트 보의 휨성능을 검토하기 위하여 3.2m 스팬의 단순보에 대한 실험을 실시하였으며, 실험의 결과를 최대내력, 강성 및 연성도의 관점에서 분석하였다. 본 연구의 실험결과, 부재의 휨보강내력은 보강재의 종류에 따른 인장강도보다는 강성에 주로 관계하는 것으로 나타났으며, 연성도는 강성이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구에서는 이와 같은 실험결과를 기반으로 휨보강설계식을 제안하였으며, 이를 신뢰성있는 선행 연구자들의 연구결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제17권1호
• /
• pp.91-105
• /
• 2016

One of the most commonly used techniques to strengthen steel reinforced concrete structures is the application of externally bonded patches in the form of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) or recently, textile reinforced cements (TRC). These external patches undertake the tensile stress of bending constraining concrete cracking. Development of full-field inspection methodologies for fracture monitoring are important since the reinforcing layers are not transparent, hindering visual observation of the material condition underneath. In the present study acoustic emission (AE) and digital image correlation (DIC) are applied during four-point bending tests of large beams to follow the damage accumulation. AE helps to determine the onset of fracture as well as the different damage mechanisms through the registered shifts in AE rate, location of active sources and change in waveform parameters. The effect of wave propagation distance, which in large components and in-situ can well mask the original information as emitted by the fracture incidents is also discussed. Simultaneously, crucial information is supplied by DIC concerning the moments of stress release of the patches due to debonding, benchmarking the trends monitored by AE. From the point of view of mechanics, conclusions on the reinforcing contribution of the different repair methodologies are also drawn.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
• /
• 제8권3호
• /
• pp.589-596
• /
• 2018

현대 사회에서 의식주 중에서 구조물이나 운송수단은 중요한 역할을 가진다. 만약 구조물이나 운송수단에 작은 크랙이라도 생기고 크랙이 진전되면 그 부품들이 파괴되어 큰 사고를 야기할 수 있다. 이러한 상황을 방지하기 위한 본 연구에서는 크랙의 진전에 따른 파손 경향을 조사하기 위하여 시험편을 이용하였다. CT 시험편의 재질로는 요즘 각광받는 복합재료인 단방향 탄소섬유 강화플라스틱을 사용하였다. 시험편 모델은 단방향성 섬유로서 적층각도를 주었고 적층각도는 [60/-60/60/-60]순으로 지정하였다. 해석 조건으로는 하단부의 홀을 고정시킨후 상단부 홀을 15mm의 강제 변위를 가하였다. 본 연구 결과로는 구조용 강, 구리, 티타늄, 알루미늄 순으로 등가응력과 전단응력이 높게 나왔다. 이러한 결과는 이종재료로 만들어진 CT 시험편의 파손을 검증하는 데 유용하게 사용될 수 있다고 사료된다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제49권2호
• /
• pp.161-180
• /
• 2023

In the previous research, the axial compressive capacity models for the glass fiber-reinforced polymer (GFRP)-reinforced circular concrete compression elements restrained with GFRP helix were put forward based on small and noisy datasets by considering a limited number of parameters portraying less accuracy. Consequently, it is important to recommend an accurate model based on a refined and large testing dataset that considers various parameters of such components. The core objective and novelty of the current research is to suggest a deep learning model for the axial compressive capacity of GFRP-reinforced circular concrete columns restrained with a GFRP helix utilizing various parameters of a large experimental dataset to give the maximum precision of the estimates. To achieve this aim, a test dataset of 61 GFRP-reinforced circular concrete columns restrained with a GFRP helix has been created from prior studies. An assessment of 15 diverse theoretical models is carried out utilizing different statistical coefficients over the created dataset. A novel model utilizing the group method of data handling (GMDH) has been put forward. The recommended model depicted good effectiveness over the created dataset by assuming the axial involvement of GFRP main bars and the confining effectiveness of transverse GFRP helix and depicted the maximum precision with MAE = 195.67, RMSE = 255.41, and R2 = 0.94 as associated with the previously recommended equations. The GMDH model also depicted good effectiveness for the normal distribution of estimates with only a 2.5% discrepancy from unity. The recommended model can accurately calculate the axial compressive capacity of FRP-reinforced concrete compression elements that can be considered for further analysis and design of such components in the field of structural engineering.