• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.675-682
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• 2011

최근 콘크리트 구조물의 보강시 사용되는 FRP(fiber reinforced polymer)를 이용한 보강에서, 철근콘크리트의 피복부분에 홈을 형성하고 이 홈내부에 FRP 바를 삽입한 후 에폭시 모르타르 등으로 보강하는 방법, 즉 표면매입보강(near-surface-mounted retrofit, NSMR)방법의 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 이 연구는 FRP 판을 철근콘크리트 표면에 매입보강시 FRP 판의 부착 특성을 실험적으로 연구한 논문이다. FRP 판의 매입 길이, 전단키의 유무, 보강열수 등을 변수로 부착 실험을 실시하여 파괴 기구를 관찰하고 이를 근거로 콘크리트 할렬 파괴시의 인발강도를 산정할 수 있는 강도식을 제안하였다. 실험 결과 매입 길이가 길수록 인발 내력은 증가하며 FRP 판의 열수가 증가할수록 내력이 증진되는 것으로 나타났다. 콘크리트의 할렬 파괴를 고려하여 내력을 산정한 결과 실험 결과와 좋은 대응을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.137-140
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• 2005

This paper focuses on the premature failure of RC beams bonded with FRP. A number of failure modes for RC beams bonded with FRP have been observed in numerous experimental studies during past decade. Particularly, Rip-off failure and Debonding failure were majority failure modes in RC beams bonded with FRP. Rip-off failure occurred at the plate end due to high interfacial shear and normal stresses however Debonding failure was caused by the yielding of reinforcing bar and the increasing of shear deformation in shear span. On the basis of premature failure mechanism in RC beams bonded with FRP, Basic strengthening length and Premature failure criteria were derived

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.137-147
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• 2012

무철근 교량 바닥판은 콘크리트 내부의 철근을 없애고 거더를 Strap으로 횡구속시켜 Arching action을 극대화시킨 교량 바닥판이다. 본 연구에서는 무철근 바닥판의 균열제어를 목적으로 FRP bar의 배치량을 변수로 하여 내하력과 균열, 연성도, 파괴시 응력수준 등을 판단하여 FRP bar 최소 배치량을 제시하였다. 실험결과 Steel strap 무철근 바닥판은 최소 0.15% FRP 보강근만 배치하여도 내하력과 연성이 확연히 향상됨을 확인하였다. FRP bar를 보강한 무철근 바닥판에 대하여 피로실험을 수행하였으며 200만회 반복하중 재하후 균열, 잔류 처짐 등에서 장기 사용성에 문제가 없음을 확인하였다. 교량 바닥판은 대체로 펀칭전단 파괴를 하며 2방향 슬래브의 전단강도식을 적용할 수 있으나 ACI, AASHTO 등에서는 바닥판의 비선형 파괴형상과 횡구속에 의한 Arching 효과를 명확히 고려하지 못하기 때문에 실제 파괴강도보다 과소평가 한다. 본 연구에서는 Steel strap 바닥판의 실제 파괴형상과 Strap에 의한 횡구속도를 고려한 펀칭전단강도식을 제안하였으며 이는 실험결과와도 비교적 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.199-207
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• 2018

이형철근과 FRP 보강근의 복합 이중근을 갖는 FRC 보의 휨성능을 평가하기 위하여 실험이 수행되었다. 인장근의 종류(CFRP 보강근, GFRP 보강근, 철근)과 PVA 섬유 혼입률(0.5%, 0%)을 주요변수로 한 7개의 실험체를 제작하였다. 유한요소해석을 통하여 FRC 보의 균열 및 휨거동을 예측하기 위한 해석적 방법이 제안되고 분석되었다. 복합 이중근을 가지는 실험체들에서 철근으로 이중근을 가지는 실험체가 철근과 FRP 보강근을 이단으로 배치한 실험체들에 비하여 26~34% 균열하중이 큰 것으로 나타났다. 최대 휨강도에서는 복합 이중근을 가지는 실험체들 중 CFRP 보강근을 최외측으로 한 실험체가 가장 큰 내력을 나타내었다. 해석과 실험을 통한 휨강도를 비교한 결과, 강도비는 평균 1.2, 표준편차 0.085, 최대 오차율은 22% 등으로 나타났다. 이러한 결과에서 본 연구의 유한요소해석방법이 복합 이중근을 가지는 보의 실제 거동을 효과적으로 표현할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.186-194
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• 2009

본 연구는 저자가 수행하고 있는 FRP로 보강된 콘크리트 보의 거동연구에 관한 일련의 연구 중 일부로서 본 연구에서는 인장보강근이 겹이음된 콘크리트보의 휨거동에 대한 실험적 연구결과를 제시하였다. 실험변수로는 보강근의 직경과 보강근의 겹이음길이를 적용되었으며, 총 14개의 겹이음된 실험체와 4개의 겹이음되지 않은 기준실험체에 대한 휨실험을 실시하여 각 실험변수인 보강근의 직경(10, 13, 16, 19mm)과 겹이음길이(0.72부터 1.58ld)에 대한 실험결과를 정리하였다. 각 보강근의 겹이음길이는 ACI 440에서 제시하고 있는 FRP 보강근에 대한 기준을 적용하였으며, 실험결과에서 사용된 FRP 보강근의 경우, 기준에서 제시하고 있는 부착길이에 대한 1.3과 1.6의 계수가 충분한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.439-445
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• 2006

본 연구는 콘크리트 보강근으로 사용된 단일 FRP 또는 하이브리드 FRP(전기적 특성을 가지고 있는)의 전기저항 변화를 모니터링 함으로써, 콘크리트의 파괴에 대한 자가진단 적용 특성을 검토하기 위해 수행되었다. CFRP(단일형), CRGFRP와 CFAFRP(하이브리드형)의 3종류로 보강된 콘크리트에 휨 하중 재하 단계별로 하중을 가하여 균열 또는 파괴가 발생하기 전후의 탄소섬유의 전기저항 변화를 조사하여, 각 인자의 관계특성(각 하중단계별 전기저항, 변형률, 처짐 등의 변화)을 분석하였다. 그 결과, 콘크리트 인장측 파괴 시 탄소섬유단이 파괴될 때 전기저항은 크게 증가하지만, 그 후 하이브리드 FRP 재료 중 탄소섬유를 보강하고 있던 유리섬유나 아라미드섬유가 나머지 추가 재하 하중에 저항할 수 있어 콘크리트 시험체의 전 파괴단계에까지는 이르지 않았다. 따라서 탄소섬유가 포함된 하이브리트 FRP 보강근은 콘크리트 시험체의 파괴를 사전에 감지할 수 있는 자가진단 재료로서의 적용 및 사용이 가능함을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.58-66
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• 2022

이 연구에서는 FRP 보강근과 콘크리트의 횡방향 열팽창 거동이 콘크리트 피복두께에 미치는 영향을 살펴보기 위해 온도 20℃를 기준으로 -70℃~80℃까지 변화시켜가며, 콘크리트의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 FRP 보강근의 지름과 피복 두께를 가지는 FRP 보강근 콘크리트를 대상으로 이론적 탄성해석과 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 그 결과, 음의 온도차이에서는 콘크리트가 압축을 받아 이론적 변형율 결과와 유한요소결과가 유사하였지만, 양의 온도차이에서는 콘크리트에 인장응력이 발생하고 더 나아가 균열이 발생하여 이론적 결과보다 1.2~1.4 배 큰 변형률을 나타내었다. 또한 FRP 보강근의 지름과 콘크리트의 피복두께 비(c/db)가 균열의 발생과 밀접한 연관이 있으며, 보강근의 지름에 비하여 피복두께가 부족할 경우 균열이 발생하여 구조물의 사용성이 저하되었다. FRP 보강근의 횡방향 열팽창계수는 콘크리트보다 3배 이상 크기 때문에, 설계 시 이에 대한 고려가 필요하다고 판단되었다.

• Computers and Concrete
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• 제24권1호
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• pp.73-83
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• 2019

Concrete reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) bars (FRP-RC) has attracted a significant amount of research attention in the last three decades. A limited number of studies, however, have investigated the effect of bond slip on the performance of FRP-RC columns under eccentric loading. Based on previous experimental study, a finite-element model of eccentrically loaded FRP-RC columns was established in this study. The bondslip behavior was modeled by inserting spring elements between FRP bars and concrete. The improved Bertero-Popov-Eligehausen (BPE) bond slip model with the results of existing FRP-RC pullout tests was introduced. The effect of bond slip on the entire compression-bending process of FRP-RC columns was investigated parametrically. The results show that the initial stiffness of bond slip is the most sensitive parameter affecting the compression-bending performance of columns. The peak bond stress and the corresponding peak slip produce a small effect on the maximum loading capacity of columns. The bondslip softening has little effect on the compression-bending performance of columns. The sectional analysis revealed that, as the load eccentricity and the FRP bar diameter increase, the reducing effect of bond slip on the flexural capacity becomes more obvious. With regard to bond slip, the axial-force-bending-moment (P-M) interaction diagrams of columns with different FRP bar diameters show consistent trends. It can be concluded from this study that for columns reinforced with large diameter FRP bars, the flexural capacity of columns at low axial load levels will be seriously overestimated if the bond slip is not considered.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.715-726
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• 2010

In this paper, a comparative study of metallic and non-metallic stiffened plates under a lateral pressure load is performed using conventional statistically determinate and SQP(Sequential Quadratic Programming) optimisation approaches. Initially, a metallic flat-bar stiffened plate is exemplified from the superstructure of a marine vessel and, subsequently, its structural topology is varied as hat-section stiffened FRP(Fibre Reinforced Plastics) single skin plates and monocoque FRP sandwich plates having a PVC foam core. These proposed structural alternatives are analysed using elastic closed-form solutions and SQP optimisation method under stress and deflection limits obtained from practice to calculate and optimise geometry dimensions and weights. Results obtained from the comparative study provide useful information for marine designers especially at the preliminary design stage where various building materials and structural configurations are dealt with.

• Computers and Concrete
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• 제20권2호
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• pp.215-227
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• 2017

A finite element model (FEM) for predicting early-age behavior of reinforced concrete (RC) bridge deck slabs with fiber-reinforced polymer (FRP) bars is presented. In this model, the shrinkage profile of concrete accounted for the effect of surrounding conditions including air flow. The results of the model were verified against the experimental test results, published by the authors. The model was verified for cracking pattern, crack width and spacing, and reinforcement strains in the vicinity of the crack using different types and ratios of longitudinal reinforcement. The FEM was able to predict the experimental results within 6 to 10% error. The verified model was utilized to conduct a parametric study investigating the effect of four key parameters including reinforcement spacing, concrete cover, FRP bar type, and concrete compressive strength on the behavior of FRP-RC bridge deck slabs subjected to restrained shrinkage at early-age. It is concluded that a reinforcement ratio of 0.45% carbon FRP (CFRP) can control the early-age crack width and reinforcement strain in CFRP-RC members subjected to restrained shrinkage. Also, the results indicate that changing the bond-slippage characteristics (sand-coated and ribbed bars) or concrete cover had an insignificant effect on the early-age crack behavior of FRP-RC bridge deck slabs subjected to shrinkage. However, reducing bar spacing and concrete strength resulted in a decrease in crack width and reinforcement strain.