• 한국지진공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.43-54
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• 2019

Existing reinforced concrete frame buildings designed for only gravity loads have been seismically vulnerable due to their inadequate column detailing. The seismic vulnerabilities can be mitigated by the application of a column retrofit technique, which combines high-strength near surface mounted bars with a fiber reinforced polymer wrapping system. This study presents the full-scale shaker testing of a non-ductile frame structure retrofitted using the combined retrofit system. The full-scale dynamic testing was performed to measure realistic dynamic responses and to investigate the effectiveness of the retrofit system through the comparison of the measured responses between as-built and retrofitted test frames. Experimental results demonstrated that the retrofit system reduced the dynamic responses without any significant damage on the columns because it improved flexural, shear and lap-splice resisting capacities. In addition, the retrofit system contributed to changing a damage mechanism from a soft-story mechanism (column-sidesway mechanism) to a mixed-damage mechanism, which was commonly found in reinforced concrete buildings with strong-column weak-beam system.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.795-802
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• 2007

최근 탄소섬유를 보강재로 사용한 구조 부재의 휨 거동에 관한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 대부분의 연구는 FRP를 이용한 설계법의 개발과 구조 성능 평가에 초점이 맞추어져 있기 때문에 장기적으로 보강재 또는 부착 상태의 변화에 따른 구조 성능 변화 등과 같은 현상을 반영하기에는 아직까지 부족한 점이 있다. 이에 따라 현재까지 보강된 FRP의 성능 저하에 따른 구조물의 구조 내력 저하에 대하여 구체적인 방안이 제시되기 위해서는 많은 사례 조사와 물성 변화를 고려한 구조물의 거동 특성 변화에 대한 지속적인 연구가 요망된다. 본 연구에서는 시간에 따라 저하되는 부착률의 변화에 따른 구조 성능의 변화를 관찰하고자, CFS의 부착률 변화와 부착 형태의 차이에 의한 거동 차이를 실험을 통해 밝히고, 기존 제안식을 이용하여 부착률과 부착 형태 차이에 따른 구조 성능 변화를 예측함으로써 CFS로 보강된 이후 부착률이 저하된 경우에 대한 거동 특성 평가방안을 제시하였다. 또한, 비선형 단면 해석을 통하여 실험 결과와 비교 검토하여 적정 해석 방법을 제시하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제5권6호
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• pp.703-731
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• 2013

In order to verify the applicability of buckling restrained braces (BRB's) and fiber reinforced polymer (FRP) sheets to the seismic strengthening of a low-rise RC building having the irregularities of a soft/weak story and torsion at the ground story, a series of earthquake simulation tests were conducted on a 1:5 scale RC building model before, and after, the strengthening, and these test results are compared and analyzed, to check the effectiveness of the strengthening. Based on the investigations, the following conclusions are made: (1) The BRB's revealed significant slips at the joint with the existing RC beam, up-lifts of columns from RC foundations and displacements due to the flexibility of foundations, and final failure due to the buckling and fracture of base joint angles. The lateral stiffness appeared to be, thereby, as low as one seventh of the intended value, which led to a large yield displacement and, therefore, the BRB's could not dissipate seismic input energy as desired within the range of anticipated displacements. (2) Although the strengthened model did not behave as desired, great enhancement in earthquake resistance was achieved through an approximate 50% increase in the lateral resistance of the wall, due to the axial constraint by the peripheral BRB frames. Finally, (3) whereas in the original model, base torsion was resisted by both the inner core walls and the peripheral frames, the strengthened model resisted most of the base torsion with the peripheral frames, after yielding of the inner core walls, and represented dual values of torsion stiffness, depending on the yielding of core walls.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권6호
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• pp.679-687
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• 2018

In composite materials technology, the fiber-reinforced polymers (FRP) have opened up new horizons in infrastructural engineering field for strengthening existing structures and components of structure. The Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets are well suited for RC columns to this application because of their high strength to weight ratio, good fatigue properties and excellent resistance to corrosion. The main focus of present experimental work is to investigate effect of shapes on axial behavior of CFRP wrapped RC columns having same cross-sectional area and slenderness ratio. The CFRP volumetric ratio and percentage of steel are also adopted constant for all the test specimens. A total of 18 RC columns with slenderness ratio four were cast. Nine columns were control and the rest of nine columns were strengthened with one layer of CFRP wrap having 35 mm of corner radius. Columns confined with CFRP wrap were designed using IS: 456:2000 and ACI 440.2R.08 provisions. All the test specimens were loaded for axial compression up to failure and failure pattern for each shaped column was investigated. All the experimental results were compared with analytical values calculated as per the ACI-440.2R-08 code. The test results clearly demonstrated that the axial behavior of CFRP confined RC columns is affected with the change in shapes. The axial deformation is higher in CFRP wrapped RC circular column as compared to square and rectangular columns. Stress-strain behaviour revealed that the yield strength gained from CFRP confinement was significant for circular columns as compare to square and rectangular columns. This behaviour may be credited due to effect of shape on lateral deformation in case of CFRP wrapped circular columns at effective confinement action.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권2호
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• pp.187-194
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• 2017

To reuse a broken plain concrete (PC) arch, a retrofitting method was proposed to ensure excellent structural performances, in which carbon fiber reinforced polymers (CFRPs) were applied to repair and strengthen the damaged PC arch through bonding and wrapping techniques. Experiments were carried out to reveal the deformation and the load carrying capacity of the retrofitted composite arch. Based on the experiments, repairing and strengthening effects of the CFRP retrofitted broken arch were revealed. Simplified analysing model was suggested to predict the peak load of the CFRP retrofitted broken arch. According to the research, it is confirmed that absolutely broken PC arch can be completely repaired and reinforced, and even behaves more excellent than the intact PC arch when bonded together and strengthened with CFRP sheets. Using CFRP bonding/wrapping technique a novel efficient composite PC arch structure can be constructed, the comparison between rebar reinforced concrete (RC) arch and composite PC arch reveals that CFRP reinforcements can replace the function of steel bars in concrete arch.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.37-45
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• 2013

본 연구에서는 다양한 RC 슬래브의 접촉 발파 실험을 수행하여 내폭 성능을 평가하였다. RC 슬래브의 내폭 성능 향상을 위해 섬유 보강과 외부 CFRP 시트 보강을 도입하였다. 폭발하중 실험은 $2,000{\times}1,000{\times}100mm$ RC 슬래브를 제작하였고, 일반 콘크리트와 강섬유 보강 콘크리트, 하이브리드 PVA 섬유 보강 시멘트 복합체, 초고성능 콘크리트를 적용하였다. 접촉 발파로 생긴 RC 슬래브의 손상 정도를 크레틀, 스폴과 브리치의 직경과 깊이로 평가하였다. 실험 결과를 LS-DYNA 유한요소해석 프로그램과 Morishita 등의 예측식으로 검증하고 비교분석하였다. 분석 결과, LS-DYNA 프로그램을 이용하여 크레틀, 스폴, 브리치의 직경 및 깊이에 대한 개략적인 예측이 가능하며, 폭발하중 하에서 손상부의 거시적 거동을 모사함으로써 부재의 파괴 이력을 나타낼 수 있었다. 국부 손상에 대한 세가지 예측식이 소개되어 있으나 경험식으로써의 한계가 존재하며, 이에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.535-544
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• 2016

본 연구에서는 디지털 이미지를 사용하여 DIC(Digital Image Correlation) 기법 및 부착파괴면 분석을 통해 부착파괴에너지와 부착강도의 정량적 분석뿐만 아니라 계면의 부착 면 파괴 양상의 정성적 접근을 통해 지속 하중과 온도의 복합 하중에 대한 FRP 부착 실험체의 거동을 분석하였다. 이를 위해 CFRP 쉬트를 부착한 일면전단실험체를 제작하여 사용하였다. 일면전단실험체의 지속 하중 기간의 거동은 에폭시 크리프의 영향을 상당히 받으며 지속 하중 기간 동안에 에폭시의 점탄성 특징으로 인해 응력완화가 발생하였다. 응력완화는 지속 하중 이후 실시한 계면전단실험에서 사용한 DIC 기법을 통해 관찰 하였으며 지속하중 기간 동안의 응력완화로 인해 지속하중 실험체의 최대부착파괴하중 및 계면파괴에너지가 대조실험체보다 증가하였다. 모든 실험체의 부착 파괴 면을 디지털 이미지화하여 파괴 면의 양상을 정성적/정량적으로 분석 하였다. 디지털 이미지 분석 결과 지속 하중 기간 동안 파괴 형태가 콘크리트면내파괴에서 계면부착파괴 형태로 전이가 발생하였으며 이러한 전이로 인해 지속하중 기간이 증가할수록 지속하중의 최대부착파괴하중에 대한 긍정적인 효과 감소하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6A호
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• pp.457-464
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• 2011

본 연구에서는 경질형 폴리우레아로 보강된 RC 슬래브의 보강성능과 파괴거동을 파악하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 보강성능을 평가하기 위해 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체와 기존의 보강재로 사용되는 탄소섬유시트와 유리섬유시트를 부착한 시험체, 무보강 시험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 구조물의 보강성능에 큰 영향을 미치는 부착성능 평가도 수행하였다. 휨 성능 평가결과로는 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 무보강 시험체보다 높은 휨 성능을 보였지만 섬유시트를 부착한 시험체보다는 다소 낮은 휨 성능을 나타내었다. 하지만 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 탄성범위를 넘어선 소성구간에서의 연성거동은 우수한 것으로 나타났다. 부착성능 결과에서는 모든 시험체의 부착성능이 표준부착 강도인 1.5 MPa 이상의 값으로 높게 나타났다. 또한, 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 섬유시트의 보강방법에 사용되는 에폭시 레진을 사용하지 않아도 인장용 지그와 경질형 폴리우레아의 탈락이 일어나지 않고 콘크리트 모재와의 탈락이 발생한 것으로 나타나 경질형 폴리우레아를 콘크리트의 보강재로 사용 할 경우 부착성능의 저하로 인한 보강효과의 성능저하는 일어나지 않을 것으로 확인되었다.