• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.303-310
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• 2009

CFRP (carbon fiber reinforced polymer) 긴장재는 PC 강연선의 부식문제를 해결하기 위해 대안으로 사용될 수 있다. CFRP 긴장재를 콘크리트구조물에 적용하기 위해서는 부착강도, 전달길이, 정착길이와 같은 재료적 특성이 명확히 결정되어야 한다. 특히 프리텐션 콘크리트 부재에 CFRP 긴장재가 적용될 경우 전달길이는 긴장력 도입에 있어서 중요한 요소가 된다. 본 연구에서 개발된 CFRP 전달길이 및 정착길이를 산정하기 위해 프리텐션 보 9개를 제작하였다. 전달길이 실험결과, 긴장력 25%인 경우는 34D, 긴장력 50%인 경우는 55D로 측정되었고, 긴장력이 커지면 전달길이가 증가하는 것으로 나타났다. 시간경과에 따른 전달길이 변화를 살펴보면, 긴장력의 크기에 따라 시간경과가 전달길이에 영향을 주는 것으로 나타났다. 보강재 특성계수 산정 결과, 본 연구에서 개발된 CFRP 긴장재의 보강재-특성 계수 ${\alpha}_t$는 2.3으로 PS강연선 (${\alpha}_t=2.4$)과 비슷한 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.421-422
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• 2009

본 연구는 국산 CFRP 긴장재 및 정착구의 피로거동을 파악하기 위해 반복하중을 재하하여 피로시험을 수행하였다. 압착형 및 부착형 정착구는 피로성능을 만족하였고, 부착형 정착구를 사용하여 CFRP 긴장재의 피로거동을 수행한 결과, 100만, 200만 피로강도는 각각 992, 871MPa로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.169-172
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• 2008

FPR(Fiber Reinforced Polymer)는 중량에 비해 높은 강도, 높은 내부식성 등 우수한 역학적 특성으로 인해 최근 건설분야에 적용되는 사례가 많아지고 있으며, 특히 콘크리트 구조물 보강에 가장 활발히 적용되고 있다. FRP를 이용한 전통적인 보강방법은 인장면에 FRP를 부착하는 부착공법이었으나, 부착공법은 FRP의 박리 또는 부착파괴와 같은 조기파괴 문제점과 고정하중과 분담과 사용성 개선이 어려운 단점을 갖고 있다. 이러한 FRP 부착공법의 문제점들을 해결하기 위한 노력으로 최근에는 CFRP 판에 프리스트레스를 도입하는 공법에 대한 연구들이 시작되었다. 판형태의 CFRP를 이용하여 구조물에 긴장력을 도입하면 주인장철근의 응력을 경감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구조물의 균열폭과 휨변형도 감소시킬 수 있으며, 추가되는 활하중뿐만 아니라 고정하중도 일부 분담할 수 있게 되어 고가의 CFRP를 효율적으로 활용할 수 있는 방법이 된다. CFRP 판 긴장공법을 위해 최우선적으로 해결되어야 하는 것은 CFRP 긴장재를 정착하기 위한 적절한 정착장치의 개발이다. 본 연구에서는 CFRP 판 긴장재를 위한 정착장치를 개발하고자 CFRP 판의 정착단부 상세를 변수로 한 정착장치 인장실험을 수행하였으며, 기존 상용 정착구와 비교하여 저비용으로 제작 가능한 CFRP 판 긴장재용 몰드형 정착구의 성능을 검증하였다. 몰드형 정착장치에 대한 성능실험 결과 CFRP 판 긴장재의 표면이 거칠게 처리된 시편이 가장 정착성능이 우수한 것으로 나타났으며, 정착단부의 형상변화는 정착성능에 기여하지 못하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.735-744
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• 2007

본 연구는 CFRP 긴장재를 이용하여 외부 프리스트레싱으로 보강된 프리스트레스트 콘크리트 보에 관한 문헌 연구와 프리스트레싱 CFRP의 극한응력 예측식의 개발, 극한응력에 영향을 미치는 변수들에 대한 실험 등이다. 새로운 통합 예측식 개발을 위하여 비부착 프리스트레싱 CFRP의 극한응력에 대한 ACI 시방서 설계식을 확장하고 분석하였다. 본 논문에서는 외부 CFRP 긴장재의 극한응력에 대한 새로운 합리적 예측식을 제안하고 있는데, 프리스트레싱 긴장재와 중립축의 깊이비의 함수로서 표현하여 내부 PS 강재의 영향을 고려하고 있다. 실험 연구에서는 프리스트레싱 CFRP의 극한응력에 가장 큰 영향을 미치는 실험 변수를 가지고 외부 프리스트레싱으로 보강된 PSC 보를 제작하여 실험하였다. 실험 연구에서 채택한 영향인자들은 내부 PS 강재비, 외부 PS 긴장재비, 지간과 PS 강재 깊이비 등이다. 실험 결과는 분석되어 외부 프리스트레싱 CFRP의 극한응력에 대한 제안된 예측식의 합리성과 적용성을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.611-618
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• 2008

CFRP (carbon fiber reinforced polymer) 긴장재는 PS 강연선의 부식문제를 해결하기 위해 대안으로 사용될 수 있다. CFRP 긴장재는 횡방향 압력 및 응력집중에 취약하므로 기존의 PS 강연선에 적용되는 정착시스템의 적용은 조기파괴 등으로 인하여 믿을만한 내하성능을 주지 못한다. 따라서 CFRP 긴장재를 정착하기 위한 알맞은 정착장치의 개발이 필요하다. CFRP 긴장재용 정착구의 주된 형태는 쐐기형, 부착형 및 압착형으로 구분되며 이들 형태는 CFRP 긴장재에서 발생되는 조기파단을 방지하고 국부응력을 적절히 분산시키기 위한 목적으로 개발되고 있다. 본 논문은 CFRP 긴장재를 정착시키기 위해 압착형 정착방식을 적용하여 응력집중을 완화시키기 위해 슬리브 내외경에 변단면을 적용하고, 변단면 길이에 따른 압착형 정착구의 정착성능을 고찰하였다. 실험결과 정착구의 성능은 슬리브 제원과 압착력에 크게 좌우되는 것으로 나타났고, 응력완화구간을 갖는 슬리브는 응력집중을 감소시키는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.439-445
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• 2008

본 논문에서는 비부착 CFRP판으로 긴장 보강된 철근콘크리트 보를 해석하기 위한 수정된 부착감소계수를 제안하였다. 기존의 비부착 강연선의 극한응력 해석식에 대한 분석을 통해 비부착 CFRP판 긴장재로 보강된 철근콘크리트 보에 대한 적용성을 검토하였으며, 적용상의 문제점을 도출하였다. 합리적인 비부착 CFRP판 극한응력 해석식을 제안하기 위해 부착 CFRP판 긴장재의 평균변형률 개념으로부터 비부착 CFRP판 긴장재의 보강길이와 하중 재하 형태에 따른 순수휨구간 길이가 고려된 확장된 부착감소계수를 제안하였다. 최종 부착감소계수는 기존의 비부착 CFRP판 긴장 보강보에 대한 실험연구 문헌의 실험결과를 이용한 통계적 방법으로 결정되었으며, 제안된 부착감소계수를 포함한 극한응력 해석식에 의해 계산된 값을 실험결과와 비교하여 제안식의 유효성을 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.257-264
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• 2011

이 연구는 부착형 정착 장치를 갖는 CFRP(carbon fiber reinforced polymer) 긴장재의 정착에 관한 실험 연구이다. 적절한 채움재를 도출하기 위해 예비 실험을 수행하였고, 에폭시 또는 콘크리트 모르타르와 같은 5종의 재료가 채움재로 사용되었다. 실험 결과 무수축 모르타르를 사용한 시편에서 최대 인장강도를 보이므로 이 연구에서는 CFRP 긴장재용 강관 몰드의 채움재로써 무수축 모르타르를 결정하였다. 예비 실험으로 도출된 채움재를 이용하여 강관 몰드의 적정 제원을 도출하기 위해 외경, 두께 및 길에 대한 추가 실험을 수행하였다. 이 실험을 통해 무수축 모르타르를 사용한 강관 몰드의 적정 제원이 도출되었고, 이러한 제원의 강관 몰드로 정착된 CFRP 긴장재는 안정적인 인장 성능을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.279-286
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• 2011

FRP 긴장재는 PS 강연선의 부식 문제를 해결하기 위한 대안으로써 사용될 수 있으며, FRP 긴장재의 재료특성(부착강도, 인장강도, 전달길이 등)은 구조물에 적용하기 위해서 결정되어야 한다. 재료특성 중에 부착은 FRP 긴장재로 긴장된 PSC 구조물에 적용하기 위해 명확하게 요구되어야 한다. 이 연구는 다양한 표면형상을 갖는 FRP 보강재의 부착특성을 연구하였다. 콘크리트의 철근과 강연선 대신에 사용되는 FRP 재료의 부착특성을 결정하기 위해 CAN/CSA S806-02에서 제안된 직접인발 시험을 수행하였다. 강연선, 이형 철근, 6가지 다른 표면 형상을 갖는 탄소 또는 유리섬유 FRP 보강재에 대하여 총 40개의 시편이 제작되었다. 부착실험 결과 각 실험체의 다양한 부착응력-슬립 곡선을 나타냈고, 국내에서 제작된 CFRP 긴장재의 부착특성과 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.447-456
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• 2008

본 논문에서는 CFRP판으로 긴장 보강된 철근콘크리트 보의 부착파괴를 해석하기 위한 수정된 부착파괴 모델를 제안하였다. 부착파괴 모델은 한정된 실험결과로부터 발생할 수 있는 오류를 줄이기 위해 선행연구자들의 실험결과를 통계적으로 분석하여 제안하였다. 부착 CFRP판으로 긴장 보강된 보에 대한 실험을 통해 긴장 보강 시스템에서 최종파괴 이전에 부착파괴가 발생하는 것을 확인하였으며, 부착파괴 변형률은 유효프리스트레스의 크기에 따라 증가하는 것을 검증하였다. 따라서 부착거동 특성 연구에서 도출된 부착파괴 해석모델은 긴장 시스템에 적합하도록 유효프리스트레스를 고려할 수 있도록 수정 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.809-817
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• 2008

최근 사용되고 있은 구조물의 보강 방법 중 내력 및 사용성 향상효과가 타 공법에 비해 월등한 외부 긴장공법이 많이 사용되고 있다. 그러나 외부 긴장재로 보강된 구조물에 대하여 반복하중에 의한 피로 성능에 대한 평가가 부족하고 이에 대한 연구도 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 FRP 긴장재로 외부 보강된 철근콘크리트 보의 반복하중에 따른 피로거동 특성을 분석함으로써 외부 긴장공법의 안전성 및 타당성을 평가하고자 하였다. 본 실험연구에서는 비교 변수로 외부 긴장재의 종류(FRP 긴장재, Steel 긴장재)와 하중범위를 채택하여 실험을 실시하였다. 하중은 FRP 보강 시험체의 항복강도를 기준으로 최소하중을 50%로 삼고 최대하중을 70~85%로 변경하여 4점 재하방식으로 sine파를 이용하여 3Hz의 주기로 실험을 실시하였다. FRP 긴장재로 외부 보강된 철근콘크리트 보에 대한 피로 실험연구 결과로부터 FRP 외부 긴장 공법은 FRP 긴장재, deviator에서의 절곡부, 정착장치 등에서 피로에 대한 충분한 안전성이 확인되었다.