• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제20권1호
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• pp.123-141
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• 2005

Design details pertaining to the connection between some recently developed fiber reinforced polymer (FRP) composite deck systems and the supporting girders require openings through cells of the deck. This significantly changes the stress distribution in these components. As a result, the conventional assumptions that deck designs are controlled by their stiffness, and not strength, needs a closer examination. This paper proposes an analytical method to investigate the stress states and failure mechanisms using a type of "global-local" modeling perspective, incorporating classical lamination theory and first ply failure criterion with use of appropriate stress concentration factors around the cutouts. The use of a "smeared-stress" approach is presented as a potential means of simplifying certain FRP specific complexities, while still enabling prediction of overall failure.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.635-642
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• 2003

최근들어 노후화된 교량의 증가에 따라 바닥판의 보강효과에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으나 대부분의 연구는 실험실 수준에 국한되어 있으며, 구조물의 피로거동은 이동하중이 아닌 고정반복하중에 의한 연구가 집중적으로 시행되고 있다. 본 연구에서는 이동하중의 영향을 반영하기 위하여 국내에서 실측된 축하중으로 활하중 모델을 제시하였다. 확률론적 해석과 신뢰성 해석을 적용하여 탄소섬유쉬트와 격자형 탄소섬유로 성능향상된 바닥판의 보강효과 및 연장수명을 예측한 결과 성능향상 된 설계 2등급의 교량바닥판은 일반적인 증가 차량하중에 대하여 사용기간동안 충분한 내하력뿐만 아니라 충분한 피로거항성을 갖는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.922-933
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• 2002

교량바닥판의 손상이 구조물의 내구성, 안전성 및 기능에 영향을 미치기 때문에 손상된 바닥판의 성능향상을 위하여 섬유보강재를 사용한 구조물보강 사례가 증가하고 있다. 그러나 최근의 연구들이 구조물의 정적거동에 국한되어 있는 상이며, 피로거동에 대한 연구는 극히 제한적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 쉬트형 유리섬유보강재로 보강된 11개의 바닥판시험체에 대하여 정적 및 피로실험을 실시하여 구조거동을 실험적으로 검증하고자 하였다. 정적실험변수는 보강방향에 따른 보강량을 변수로 하였으며, 정적시험결과로부터 나타난 무보강시험체와 보강시험체의 최대하중에 기초하여 피로시험시의 응력수준을 선정하였다. 시험결과 보강된 바닥판의 경우 균열진전에 대한 저항성이 증진되는 것으로 나타났으며, 응력분배 효과 또한 뛰어난 것으로 나타났다. 이와 함께 피로시험결과 컴플라이언스 변화정도 역시 무보강바닥판에 비하여 효과적으로 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.49-52
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• 2008

유리섬유를 사용한 섬유강화복합체(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것으로 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판을 제작하여 GFRP 보강근의 보강비에 따른 거동을 관찰하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능 및 처짐 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.313-324
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• 2010

FRP 보강근은 현장 가공이 용이하지 않고 만곡부에서 강도가 저하되는 등 전단보강근으로 사용하기에는 해결해야 할 문제점이 많다. 전단보강을 필요로 하지 않는 구조요소에 FRP 보강근을 휨보강근으로 사용하는 것은 별 어려움 없이 적용할 수 있다. 교량 바닥판이나 복개시설의 슬래브 등은 대부분 판상 구조로 전단보강이 없는 부재들이며, FRP 보강근을 휨보강근으로 사용하는 경우에는 RC구조에 비하여 전단강도가 높지 않은 특성이 있다. 그러나 이러한 형식의 구조물에 대한 신뢰성 있는 전단강도 산정 기준이 확립되지 않은 상태이다. 이 연구에서는 FRP RC의 전단거동을 관찰한 선행연구 결과와 함께 문헌 조사를 통하여 관련 자료 211개를 축적하고, 각국의 전단강도 산정 기준과 비교 검토하였다. 분석 결과 AIJ, ISE 기준이 가장 우수하였으며, ACI 440.1R-06의 기준은 보수적인 설계를 제공하지만 분산 정도는 ISE와 유사하여 항상 일관성 있는 예측 값을 주는 장점이 있었다. 합리적인 새로운 전단강도식을 개발하기 위하여 표본자료의 전단강도를 가장 잘 설명할 수 있는 회귀모형을 구축하였으며 기존 설계식과 비교 검토하였다. 구축된 회귀모형을 기반으로 정확도가 높고 분산도가 작은 새로운 전단강도식을 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권6호
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• pp.1135-1152
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• 2015

Most of current bridge decks are made of reinforced concrete and often deteriorate at a relatively rapid rate in operational environments. The quick deterioration of the deck often impacts other critical components of the bridge. Another disadvantage of the concrete deck is its high weight in long-span bridges. Therefore, it is essential to examine new materials and innovative designs using hybrid system consisting conventional materials such as concrete and steel with FRP plates which is also known as composite deck. Since these decks are relatively new, so it would be useful to evaluate their performances in more details. The present study is dedicated to Hat-Shape composite girder with concrete slab. The structural performance of girder was evaluated with nonlinear finite element method by using ABAQUS and numerical results have been compared with experimental results of other researches. After ensuring the validity of numerical modeling of composite deck, parametric studies have been conducted; such as investigating the effects of constituent properties by changing the compressive strength of concrete slab and Elasticity modulus of GFRP materials. The efficacy of the GFRP box girders has been studied by changing GFRP material to steel and aluminum. In addition, the effect of Cross-Sectional Configuration has been evaluated. It was found that the behavior of this type of composite girders can be studied with numerical methods without carrying out costly experiments. The material properties can be modified to improve ultimate load capacity of the composite girder. strength-to-weight ratio of the girder increased by changing the GFRP material to aluminum and ultimate load capacity enhanced by deformation of composite girder cross-section.