• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.143-153
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• 2003

철근콘크리트를 FRP 복합재로 보강할 경우, 취성파괴를 방지하고 연성파괴를 확보할 수 있는 새로운 기법을 표면매립공법(Near Surface Mounted technique: 이하 NSM 공법)에 근거하여 제시하였다. 제안된 기법은 Hybrid FRP rebar를 부분적으로 비부착 시킴으로서 보강된 보의 연성을 확보한다. Hybrid FRP rebar의 일부를 비부착으로 한 경우와 전부를 부착으로 한 경우의 NSM 공법에 의한 FRP 보강된 철근 콘크리트보의 거동을 비교하기 위한 실험을 실시하였다. 실험 결과, 부분 비부착 NSM 공법으로 보강된 철근 콘크리트보만이 연성거동을 함이 관찰되었다. 부분 비부착 보강된 보의 극한 시 내력을 확보하기 위한 최소한의 FRP의 부분 비부착길이를 이론적으로 산정하여 제시하였다. 제시된 부분 비부착 NSM 공법은 FRP 복합재로 보강된 철근 콘크리트 부재의 구조적 거동을 크게 향상시킬 수 있으리라 기대된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.121-124
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• 2008

FRP를 적용하는 대표적인 보강공법으로는 외부부착공법으로서, FRP Plate 또는 fiber sheet를 사용하여 노후화된 보강면에 FRP 보강재를 부착하는 형식이다. 하지만, 이러한 외부부착공법은 FRP보강재의 인장특성을 충분히 발휘하지 못하는 단점이 있다. 따라서 외부부착공법의 단점을 보완하기 위해 표면매립공법, 즉, Near Surface Mounted(이하 NSM)공법이 제안되었다. 이는 FRP 보강재를 매립함으로써 부재와 보강재의 부착 성능을 증가시킴에 따라 효율적인 응력전달 및 조기 debonding을 사전에 방지할 수 있으며, 이로 인해 FRP 보강재의 인장특성이 효율적으로 발휘될 수 있다. 효율적인 NSM 보강을 위해서는, 구조물에 가해지는 하중, 구성재료, 구조물의 기하학적 형상 등이 갖는 불확실 특성을 반영하여, 보강 후 구조물의 신뢰도를 기준으로 한 보강성능 평가가 필요하다. 본 연구에서는 노후화된 철도교 실교량 모델을 선정하여 외부하중, 재료 및 기하학적 형상의 불확실성을 Monte Carlo Simulation확률기법을 적용하여 그 분포특성을 분석한 후, NSM 보강에 대한한계상태 함수를 통해 목표신뢰도에 부합할 수 있는 휨보강비를 도출하고자 하였다. 해석결과 LS-25하중을 상회하는 내하력 증진효과를 확률분포로써 확인할 수 있었다. 따라서 확률신뢰성기법을 적용한 보강설계의 유효성을 확인할 수 있었으며, 추후 다양한 보강공법으로의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.671-679
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• 2008

최근 fiber reinforced polymer (FRP)를 적용한 near surface mounted (NSM) 보강공법은 열화된 콘크리트구조물에 대해 유지관리 측면에서 활발하게 적용되고 있다. 그러나, 기존 NSM 보강공법은 보강깊이가 부족한 콘크리트구조물에 대해서는 그 적용함에 있어 다소 제약이 있어왔으며 또한 비교적 얇게 보강된 특성으로 인하여 공용 시 부착특성에 대한 우려도 함께 부각되어 왔다. 이 문제점을 해결하고자, 본 연구에서는 스터럽 부분절단형 NSM 공법 (이하 SCNSM 공법)을 개발하여 노후화된 콘크리트구조물의 보강성능을 향상시키고자 한다. 본 공법은 기존 NSM 보강공법 적용 시 보강깊이 확보가 어려운 노후화된 콘크리트구조물의 성능향상에 적합한 공법이다. 본 연구에서는 새로 개발된 SCNSM 보강공법의 휨 성능을 검증하고자 휨 실험을 수행하였으며, 이를 기존 NSM 보강공법이 적용된 휨구조물과 비교분석하였다. 시험변수로는 보강길이 (순지간의 32%, 48%, 70%, 80%, 96%)를 적용하였으며, 하중-변위관계, 변형률관계 등이 분석되었다. 시험 결과, SCNSM 보강시험체는 기존 NSM 보강시험체와 유사한 극한하중 및 구조거동을 나타내었으며, 특히, 하부 스터럽 부분절단에 따른 구조적 취약성은 확인되지 않았다. 따라서, SCNSM 보강공법은 노후화된 콘크리트구조물의 내하력 증진을 위한 보강 시 피복두께가 확보됨의 유무에 따른 제약을 받지 않는 효과적인 보강공법이 될 수 있을 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.681-688
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• 2009

철도교량은 일반적으로 공용기간동안 진동과 충격에 의한 구조적 영향을 받는다. 이와 같은 이유로 내하력 증진을 위한 보강성능 검토 시 철도교에 작용하는 외부하중에 효율적으로 저항할 수 있는 보강성능이 요구된다. 이 연구에서는 철도교의 공용 중 진동 및 충격하중에 효율적으로 저항할 수 있는 보강공법으로써 NSM 보강공법을 제안하였다. 이는 기존 탄소섬유외부부착 공법에 비해 부착성능 및 보강성능이 우수한 공법이다. NSM 보강공법은 현재 다양한 실험적 연구들이 진행되고 있으나, 실교량으로의 범용적인 적용을 위해서는 보강설계에 필요한 합리적인 보강비 산정이 필수적이다. 이를 위해, 이 연구에서는 재료적 및 기하학적 불확실성이 반영된 확률 신뢰도기반 NSM 보강비 산정방법을 제안하여 임계보강비를 산정하고자 한다. 이를 위해, Monte Carlo Simulation(MCS) 기법으로 도출된 재료 및 단면치수에 대한 불확실성 특성을 내부저항모멘트 설계식에 반영하여, 외부활하중의 불확실성 특성이 반영된 외부하중모멘트에 대한 안전도 평가를 수행하였으며, 목표신뢰성지수 3.5를 만족할 수 있도록 하는 CFRP 플레이트의 임계보강비를 산출하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.601-609
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• 2008

본 연구에서는 탄소섬유판 표면 매입 공법 및 외부 부착공법의 장점을 활용하기 위하여, 새로운 형상의 탄소섬유판을 제작하여 실험을 수행하였으며, 탄소섬유판 표면 매입 및 외부 부착이 혼합된 보강 방식의 휨 거동 효과를 분석하였다. 본 연구 결과, 표면매입 (NSM) 및 표면부착 (EBR) 탄소섬유판이 결합한 T형 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성 및 극한강도는 섬유판으로 보강되지 않은 보에 비하여 크게 증진되며, 그 최대 증가율은 보강되지 않은 부재의 경우보다 약 347%로 나타났다. 이는 매입 (NSM) 및 부착 (EBR) 탄소섬유판의 상호 구속 효과가 매우 뛰어나 하중을 분배하여 따라서 저항 능력이 크게 개선되는 것으로 판단되었다. 또한 T형 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 파괴는 표면부착 탄소섬유판의 부착 탈락으로 시작되며, 단계적으로 매입 섬유판의 파괴되면서 전단부 콘크리트 피복이 탈락하는 파괴양상으로 나타났다. 매입 탄소섬유판 (NSM CFRP strip) 및 표면부착 (EBR) 탄소판의 극한변형률은 각각 $8,600{\mu}{\varepsilon}{\sim}22,000{\mu}{\varepsilon}$ 및 $7,000{\sim}9,000{\mu}{\varepsilon}$의 범주로 나타나 하중 분배 능력이 우수하며, 따라서 노후 구조물 보강방식으로 효과적인 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.238-246
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• 2022

본 논문은 목재 보의 휨성능을 향상시키기 위한 CFRP 판의 보강상세 개발과 보강성능평가를 정리한 것이다. 본 연구에서 EBM 공법에 의한 CFRP 판으로 목재 보를 보강하는 상세로서 고력볼트에 의한 단부구속보강상세를 개발하였다. 이에 대한 휨성능을 평가하기 위하여 단부 구속이 없는 EBM 공법과 NSM 공법 등의 보강 상세와 함께 휨실험을 실시하였다. 실험결과로부터, 단부구속되지 않은 CFRP 판 보강실험체는 CFRP 판의 부착파괴와 목재의 쪼갬파괴가 동시에 일어났으며, 고력볼트로 단부구속된 CFRP 판 보강실험체는 목재의 쪼개짐에 의해 최종파괴되었다. 하중-변위곡선에서 무보강 실험체들은 선형탄성거동을 하다가 최대하중 이후 취성파괴되는 거동을 나타내었으며, EBM 공법으로 보강된 실험체들은 탄성변형후 휨강성 기울기가 감소되며 최대하중에 도달하는 거동을 나타내었다. EBM 공법으로 보강된 실험체들의 최대하중은 무보강 실험체들에 비하여 31.5~63.0% 증가하였으며, 고력볼트의 단부구속에 따른 최대하중은 24.0% 증가효과를 나타내었다. 동일한 CFRP 판의 보강량을 기준으로 EBM 보강이 NSM 보강에 비하여 최대하중 증가율에서 2.67배 크게 나타났다.