• 한국공간구조학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.67-79
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• 2021

This paper aims to develop numerical models for seismically-deficient reinforced concrete columns retrofitted using a fiber-reinforced polymer jacketing system under blast loading scenarios. To accomplish the research goal, a coupling model reproducing blast loads was developed and implemented to the column model. The column model was validated with a past experimental study, and the blast responses were compared to the numerical responses produced by past researchers. The validated modeling method was implemented to the non-retrofitted and retrofitted column models to estimate the effectiveness of the retrofit system. Based on the numerical responses, the retrofit system can significantly reduce the peak dynamic responses under a given blast loading scenario.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권1호
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• pp.39-52
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• 2007

This paper describes an experimental study on structural health monitoring of a 1:3-scaled one-story concrete frame subjected to seismic damage and retrofit. The structure is tested on a shaking table by exerting successively enhanced earthquake excitations until severe damage, and then retrofitted using fiber-reinforced polymers (FRP). The modal properties of the tested structure at trifling, moderate, severe damage and strengthening stages are measured by subjecting it to a small-amplitude white-noise excitation after each earthquake attack. Making use of the measured global modal frequencies and a validated finite element model of the tested structure, a neural network method is developed to quantitatively identify the stiffness reduction due to damage and the stiffness enhancement due to strengthening. The identification results are compared with 'true' damage severities that are defined and determined based on visual inspection and local impact testing. It is shown that by the use of FRP retrofit, the stiffness of the severely damaged structure can be recovered to the level as in the trifling damage stage.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 추계 학술발표회논문집
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• pp.280-287
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• 2003

The bridge columns with lap-splice reinforcements in earthquake suffered a brittle bond-slip failure due to the deterioration of lap-spliced longitudinal reinforcement without developing its flexural capacity or ductility. In this case, such a brittle failure can be controlled by the seismic retrofit using FRP wrapping. The retrofitted columns using FRP laminated circular tube showed significant improvement in seismic performance due to FRP's confinement effect. This paper presents the circumferential confinement effect of existing circular bridge pier strengthened with FRP wrapping for poor lap-splice details. The effects on the confinement of FRP wrapping, such as gap lengths between footing and FRP, fiber orientations, and thicknesses of FRP, were investigated by Quasi-static experiments.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권1호
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• pp.53-64
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• 2020

In different high seismic regions around the world, many non-ductile existing reinforced concrete frame buildings, built without adequate seismic detailing requirements, have been damaged or collapsed after past earthquakes. The assessment and the retrofit of these non-ductile concrete structures is crucial theme of research for all the scientific community of engineers. In particular, a careful assessment of the existing building is fundamental for understanding the failure mechanisms that govern the collapse of the structure or the achievement of the recommended limit states. Based on the seismic assessment, the best retrofit strategy can be designed and applied to the structure. A school building located in Avellino province (Italy) is the case study. The analysis of seismic vulnerability carried out on the mentioned building has highlighted deficiencies in both static and seismic load conditions. The retrofit of the building has been designed based on different retrofit options in order to show the real retrofit design developed from the engineers to achieve the seismic safety of the building. The retrofit costs associated to structural operations are calculated for each case and have been summed up to the costs of the in situ tests. The paper shows a real retrofit design case study in which the best solution is chosen based on the results in terms of structural performance and cost among the different retrofit options.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권5호
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• pp.651-665
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• 2022

While the lateral confinement provided by an FRP jacket to a concrete column is passive in nature, confinement is activated when the concrete expands due to additional compression stresses or significant shear deformations. This characteristic of FRP jacketing theoretically leads to similar initial stiffness properties of FRP retrofitted buildings as the buildings without retrofit. In the current study, to validate this theoretical assumption, the initial stiffness characteristics, and thus, the potential seismic demands were investigated through forced vibration tests on two identical full-scale substandard reinforced concrete buildings with or without FRP retrofit. Power spectral density functions obtained using the acceleration response data captured through forced vibration tests were used to estimate the modal characteristics of these buildings. The test results clearly showed that the natural frequencies and the mode shapes of the buildings are quite similar. Since the seismic demand is controlled by the fundamental vibration modes, it is confirmed using vibration-based full-scale tests that the seismic demands of RC buildings remain unchanged after CFRP jacketing of columns. Furthermore, the damping characteristics were also found similar for both structures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.37-43
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• 2013

최근 FRP 판을 이용한 표면매입 보강공법에서 FRP와 콘크리트 사이의 계면파괴를 연구하기 위한 실험 및 이론적인 연구가 국내외에서 수행되고 있다. 그 결과 보강재의 형상과 콘크리트 강도 그리고 부착길이 등에 대한 일련의 연구가 수행되었지만, 보강재의 부착길이에 따른 각 보강재의 적정 간격, 그리고 무리효과 등과 같은 영향인자들에 대한 연구 필요성이 제기되고 있다. 이에 따라 이 연구에서는 부착길이와 보강재인 FRP 판의 보강간격을 변수로 부착실험을 실시하고 그에 따른 부착성능의 변화를 연구하고자 한다. 또한 표면매입 보강된 FRP 판의 계면파괴시 강도를 산정하기 위한 기존 제안식과의 비교를 통하여 그 적용성을 평가하고자 한다. 연구 결과, 매입된 FRP의 간격이 넓어질수록 FRP판의 인장파단과 함께 내력이 증가하는 양상을 보이는 반면에 FRP판의 간격이 좁을수록 콘크리트 할렬파괴가 지배하는 것으로 나타났다. 기존 제안식을 이용하여 실험 결과를 비교한 결과, FRP의 부착길이와 무리효과를 고려한 기존 제안식을 사용하여 표면매입 보강된 FRP의 부착강도를 적절히 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• Advances in concrete construction
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• 제9권2호
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• pp.125-137
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• 2020

As confining materials for concrete, steel and fibre-reinforced polymer (FRP) composites have important applications in both the seismic retrofit of existing reinforced concrete columns and in the new construction of composite structures. We present a comprehensive review of the axial stress-strain behaviour of the FRP-confined concrete column. Next, the mechanical performance of the hybrid FRP-confined concrete-steel composite columns are comprehensively reviewed. Furthermore, the results of FRP-confined concrete column experiments and FRP-confined circular concrete-filled steel tube experiments are presented to study the interaction relationship between various material sections. Finally, the combinations of material sections are discussed. Based on these observations, recommendations regarding future research directions for composite columns are also outlined.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.61-69
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• 2004

신설교량의 경우 최근 개정된 도로교설계기준에 의해 내진설계를 수행하여 시공되었으나, 내진설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용중에 있는 철근콘크리트 교각의 경우에는 지진에 의한 횡하중에 대해 취약할 수 있다. 특히 형상비가 큰 기존 교각에서는 기초와 교각 접합부에 주철근 겹침이음이 존재하므로 지진이 발생할 경우 피복콘크리트 파손에 따른 부착파괴 형태의 급격한 취성파괴 거동을 나타낸다. 이러한 부착파괴가 일어나는 소성힌지 구간에 FRP 적층 원통관으로 보강하여 부착강도를 크게 함으로써 횡하중에 대한 급격한 파괴를 예방할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 적층 원통관으로 보강된 원형교각에서 FRP 적층 원통관이 주는 구속효과를 효과적으로 산정하기 위한 이론식을 유도하여 제안하고자 하였다. 이를 위해 FRP 적층 원통관이 철근콘크리트 원형교각에 발생시키는 구속응력을 이론적으로 유도하여 제안하였으며, 제안된 식의 타당성을 검증하기 위해 기존의 타 연구에서 수행한 실험결과와 비교, 검토하였다. 또한 다양한 FRP 적층조건에 따른 구속응력의 변화를 고찰하기 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 이와 같은 연구를 통해 본 연구에서 제안하는 식이 FRP 적층 원통관을 이용하여 보강한 기존 원형교각의 거동을 잘 예측할 수 있음을 확인하였으며, 적층수, 섬유배향각, 섬유방향의 탄성계수가 FRP 적층 원통관에 의한 내진보강효과에 가장 지배적인 매개인자임을 알 수가 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.41-47
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• 2016

본 연구에서는 콘크리트에 표면매입된 FRP판의 부착거동에서, 전단키와 연단거리의 효과를 관찰하기 위한 부착시험을 실시하였다. 실험에서의 주요변수는 전단키의 위치, 형태 그리고 연단길이이다. 규격 $3.6mm{\times}16mm$의 FRP를 $400mm{\times}200(300)mm{\times}400mm$ 규격의 콘크리트 블록에 매입하고 에폭시로 고정시켜서 실험변수에 따라 총 10개의 부착실험체를 제작하였다. FRP의 연단에 인장력을 가한 뒤 파괴시까지 실험을 실시하고 하중을 기록하였으며, 미끄러짐과 FRP의 인장변형량을 기록하였다. 실험으로부터, 전단키의 위치는 가력부에서 멀리 떨어질수록 전단강도가 상승하는 것으로 나타났으며, 전단키의 직경이 커질수록 내력이 저하되는 것으로 나타났다. 특히 전단키가 일정 이상의 규격이 되면 전단키가 없는 경우에 비하여 내력이 저하되어 오히려 부착강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. NSM FRP에서 응력장용방향의 연단거리가 길어짐에 따라 동일 부착길이임에도 불구하고 내력이 일부 증가하는 것으로 나타났다. 표면매입 보강된 FRP의 부착실험에서, FRP와 콘크리트사이의 부착-미끄러짐은 전체거동을 지배하는 것으로 나타나므로 이에 따른 과도한 미끄러짐은 설계에 반드시 고려될 필요가 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.339-342
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• 2003

The bridge columns with lap-splice reinforcements in earthquake suffered a brittle bond-slip failure due to deterioration of the lap-spliced longitudinal reinforcements without developing its flexural capacity or ductility. In this case, such a brittle failure can be controlled by the seismic retrofit using FRP wrapping. The retrofitted columns using FRP wrapping showed significant improvement in seismic performance due to FRP's confinement effect. This paper presents the circumferential confinement effect of existing circular bridge pier strengthened with FRP wrapping for poor lap-splice details. The effects on the confinement of FRP wrapping, such as gap lengths between footing and FRP, fiber orientations, and thicknesses of FRP, were investigated by quasi-static experiments.