In this study, the analytic model of concrete column strengthened with CFS(carbon fiber sheets) for obtaining P-M interaction is presented. Firstly, an algorithm to evaluate accurate behavior of CFS is presented using laminate theory. Stress-strain model of CFS is presented based on the results of this algorithm. Secondly, an algorithm to evaluate stress-strain relationship of concrete column confined with CFS is presented. In order to evaluate the reliability of these algorithms, the results of analysis are compared with experimental data. Lastly, section analysis is performed by using constitutive equations of materials. As a result, P-M interaction curve of the column strengthened is obtained and the strengthening effects of CFs are analyzed.
본 연구에서는 기존 원형 CFT기둥 실험체와 탄소섬유쉬트로 추가구속된 원형 CFT기둥 실험체의 단조압축거동 및 압축내력평가에 관한 실험을 수행하였다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수와 직경-두께비이며, 실험변수에 따라 총 10개의 실험체를 제작하여 단조압축실험을 수행하였다. 실험을 통하여 기존 CFT 실험체와 탄소섬유쉬트로 구속된 CFT 실험체의 파괴거동, 하중-축변위 곡선, 최대내력, 변형성능을 비교한다. 끝으로 탄소섬유쉬트의 추가구속을 통해 기둥의 국부좌굴을 지연시켰으며 구속효과로 인해 내력은 상승하는 것으로 나타났다.
The numerical study focuses on the analysis of the structural behavior of concrete beams containing outdated concrete and offers an innovative method of strengthening them using carbon-fiber-reinforced polymer sheets (CFRP). The focus is on modeling and analyzing the performance of aged concrete beams strengthened by CFRP in the flexural direction. This study presents an ultimate load model for CFRP-strengthened RC beams featuring outdated concrete layers. Validation through four-point bending tests and finite element modeling demonstrated the efficacy of the model. Findings indicate that CFRP sheets significantly enhance beam strength, particularly in structures with outdated concrete layers, resulting in increased ultimate load capacity. Moreover, an inverse relationship between ultimate load and concrete layer height was observed, with the CFS-21-15-30 sample exhibiting the most substantial reduction. Validation of the model was achieved using finite element analysis con-ducted in Abaqus software.
본 연구에서는 기존 각형 CFT기둥 실험체와 탄소섬유쉬트로 추가구속된 각형 CFT기둥 실험체의 단조압축거동 및 압축내력평가에 관한 실험을 수행하였다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수와 폭-두께비이며, 실험변수에 따라 총 9개의 실험체를 제작하여 단조압축실험을 수행하였다. 실험을 통하여 기존 CFT 실험체와 탄소섬유쉬트로 구속된 CFT 실험체의 파괴거동, 하중-축변위 곡선, 최대내력, 변형성능을 비교한다. 끝으로 탄소섬유쉬트의 추가구속은 기둥의 국부좌굴을 지연시켰으며 이로 인해 실험체의 최대내력이 상승한 것으로 나타났다.
Excellent environmental durability and handy installation procedure as well as high specific strength and stiffness have introduced fiber-reinforced polymeric composite materials into the civil and architectural engineering field. This study presents the considerably enhanced strength characteristics of the mortal beams by being reinforced with epoxy-bonded carbon fiber sheets(CFS). Three point bending and Charpy impact tests were performed on both of bare and reinforced mortar specimens. The influences of length, and the number of reinforcing plies were investigated. Strength reduction due to pre-existent notch was lessened dramatically. The acoustic emission(AE) measurement revealed the progressive damage process in reinforced specimens.
Test specimen test was performed using concrete reinforced with fiber sheet and the test variables were based on the kinds of fiber and the number of reinforcement layers. Using steel-concrete reinforced with fiber sheet, compression tests were performed and the test variables were the kinds of fiber, number reinforcement layers and reinforcement layer order. The following results were obtained: 1) It was demonstrated that compressive strength of the test specimen reinforced during test specimen test and member test increased as the number of reinforcement layers increased. 2) It was shown that non-reinforced test, specimen were destroyed during the member tests, but the specimen reinforced with CFS destroyed and the GFS-reinforced specimen and composite reinforced specimen showed ductile destruction. 3) As a result of tests on kinds of reinforcement fiber, it was demonstrated that CFS-reinforced test specimen had higher compressive strength in a 공시체 test. In the member test, 2ply-and 3ply-GFS reinforced specimens except lplied one had higher compressive strength. It was because partial destruction occurred due to the rate of height/section. 4) For layer strength order, compared with test specimen reinforced only with a single reinforced material, test specimen reinforced with CFS and GFS, and test specimen reinforced with CFS first showed better results in compressive strength and ductility judgement.
Strengthening method using CFS have been developed for the rehabilitation of structures. However, it is very difficult to estimate their resistance capacity after retrofit. Therefore, damage information for strengthened structure with CFS investigated and the estimation method structural capacity by using the damage information is developed. The final objective of this research work is to propose the guideline and method for resistance capacity estimate of structure. In this paper, experimental study result with test parameters of number of carbon fiber sheets and bonding ratio is introduced.
Numerous studies showed that safety and serviceability of many concrete infrastructures and buildings built in 1970's have capacity less than their design capacities and thereby require immediate retrofitting. Currently, these aged concrete structure are being repaired using many repair and strengthening methods developed in the past. Therefore, in this study, a repairing and strengthening method for retrofitting high strength concrete columns that can effectively improve the performance of high strength concrete columns is developed. The square high strength concrete column's cross-sectional shape is modified to octagonal shape by attaching precast members on the surface of the column. Then, the octagonal column surface is wrapped using Carbon Fiber Sheets (CFS). The method allowed the maximum usage of confinement effect of externally wrapped CFS, which resulted in improved strength and ductility of repaired high strength concrete columns.
본 연구에서는 향상된 내구성을 가진 고효율 전자파차폐용 랜덤배향 시트 소재를 개발하기 위해 구리(Copper: Cu)와 니켈 (Nickel: Ni)이 코팅된 탄소섬유(Carbon fiber: CF)와 같은 하이브리드 소재를 습식공정을 통해 제조 하였다. 제조된 시트 소재는 69.4~93.0 dB의 높은 전자파 차폐효율을 보여주었다. 또한 하이브리드 금속으로 코팅된 Ni-Cu/CFs 시트는 Ni표면의 유효한 부식저항성과 기계적 저항성 때문에 가혹한 화학적/열적 환경하에서 매우 우수한 내구성을 보여주었다. 이와 관련하여 Ni-Cu/CF 시트는 Cu/CF 시트와 비교하여 1.7배 긴 수명을 가지는 것을 확인하였다.
This paper deals with the flexural behaviors of R.C beams strengthened by carbon fiber sheets. The behaviors of strengthened beams which were preloaded up to 50%, 60% and 70% of the ultimate load of unstrengthened beam are compared with that of a beam which was not preloaded. The structural behaviors of strengthened beams are compared with analytical method in terms of load-strain of concrete, load-strain of steel bar, load-strain of CFS and falilure load. Four cases of analytical method are investigated according to cracked section or partially cracked section and including strain hardening effect of steel bar or not. Comparing the results of test and analysis, both are similar in terms of load-strain of concrete, and falilure load, the results of analytical method underestimate the failure load. But each results of load-strain of steel bar, load-strain of CFS near at failure is some different, thus near at failure the composite action between CFS and upper concrete is assumed to be disturbed. Consequently, the analytical method was proved to be efficient and accurate in estimating the flexural response of CFS strengthened RC beams.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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