• Advances in concrete construction
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• 제8권3호
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• pp.165-172
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• 2019

Progressive collapse is one of the factors which if not predicted at the time of structure plan; its occurrence will lead to catastrophic damages. Through having a glance over important structures chronicles in the world, we will notice that the reason of their collapse is a minor damage in structure caused by an accident like a terrorist attack, smashing a vehicle, fire, gas explosion, construction flaws and its expanding. Progressive collapse includes expanding rudimentary rupture from one part to another which leads to total collapse of a structure or a major part it. This study examines the progressive collapse of a 5-story concrete building with three column eliminating scenarios, including the removal of the corner, side and middle columns with the ABAQUS software. Then the beams and the bottom of the concrete slab were reinforced by (reinforcement of carbon fiber reinforced polymer) FRP and then the structure was re-analyzed. The results of the analysis show that the reinforcement of carbon fiber reinforced polymer sheets is one of the effective ways to rehabilitate and reduce the progressive collapse in concrete structures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.529-537
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• 2013

이 연구의 목적은 하중기반 유한요소 정식화에 의한 FRP 보강된 철근콘크리트 보 또는 기둥 부재의 비선형 층상화의 등매개 골조 유한요소모델을 개발하는데 있다. 단면에서 콘크리트는 3축 응력-변형률 관계로 모델화하고 FRP 피복층은 2차원의 적층복합재료로 모델화하였다. 하중기반 유한요소의 요소강성행렬은 변위형상함수의 가정이 없고 하중보간함수를 갖고 있다. 횡 하중을 받는 GFRP 시트 보강된 철근콘크리트 기둥의 실험에 대해 개발된 하중기반 유한요소모델에 의한 해석을 수행하였다. 기존 강성도법의 유한요소해석과 비교하여 하중기반 유한요소해석은 전체적인 하중-변위 관계 뿐만 아니라 기둥의 소성힌지영역에서의 비선형 변형 및 손상을 보다 정확히 예측해 주었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.293-303
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• 2012

최근 건설기술의 발전에 따라 구조물이 대형화, 고층화, 장대화되고 있으며, 동시에 다양한 기능을 수행하고 있다. 그러나 요즘 들어 그 빈도수가 증가하고 있는 충돌 사고나 테러에 의한 폭발, 화재 등에 의한 극한하중이 상기의 구조물에 작용할 경우, 구조물의 손상뿐만 아니라 인명과 재산의 피해 정도가 상당히 커질 수 있다. 특히, 충격이나 폭발하중은 구조물에 작용하는 압력 또는 하중이 매우 짧은 시간에 발생하게 되고, 이러한 하중을 받는 구조물은 준-정적(quasi-static) 하중을 받는 구조물과는 다른 응답을 나타내게 되며 반드시 변형률 속도와 손상 효과를 고려해서 설계가 이루어져야 한다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 슬래브의 충격저항성능 향상을 위해서 강섬유를 전체 부피의 0%에서 1.5%까지 혼입하고, 두 가지 종류의 FRP 시트를 인장부에 보강하여 저속 충격하중에서의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 FRP 시트를 인장부에 보강할 경우에 최대 충격하중 및 소산에너지, 파괴 시의 타격 횟수가 증가하였으며, 최대 처짐 및 회전각은 감소하여 충격저항성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 추후 극한하중에 노출될 수 있는 주요 시설물의 설계 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이 논문에서는 두 가지 종류의 FRP 시트로 보강된 강섬유 보강 콘크리트 슬래브의 저속 충격하중에서의 동적응답을 해석하기 위하여 외연적 시간적분에 기초한 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였으며, 해석 결과 오차율 5% 이내로 비교적 정확하게 최대 처짐을 예측하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.135-144
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• 2007

최근에 노후화된 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법으로 FRP를 이용한 보강이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구의 목적은 FRP로 보강된 콘크리트 실린더의 거동을 실험적으로 조사하고자 하는 것이다. 실험 변수로는 콘크리트의 압축강도, FRP재료의 종류 및 구속비이다. 본 연구에서 아라미드, 탄소 및 유리섬유로 보강된 콘크리트의 성능을 압축강도 실험을 통한 연구 결과를 보이고 있다. 이를 위해 축방향 하중, 축방향 및 횡방향 변형률을 측정하였다. 본 연구를 통하여 콘크리트의 강도와 횡방향 변형률과 횡방향 구속응력의 비로 정의되는 구속비가 구속 콘크리트의 응력-변형률을 결정하는 주요 인자인 것으로 나타났다. FRP로 더 많은 보강을 한 실험체는 우수한 구속력으로 인한 강도의 증가를 야기하였다. 고강도 콘크리트의 경우 FRP에 의한 보강으로 구속력의 증가이 증가되더라도 실험체의 압축변형률이 감소하여 취성파괴의 경향을 보였다. 구속된 콘크리트의 파괴는 FRP 재료의 극한 변형률 보다 낮은 변형률에서 FRP의 파단으로 시작되어 콘크리트의 파괴에 도달하였다.

• Computers and Concrete
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• 제8권5호
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• pp.597-616
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• 2011

With respect to rehabilitation, strengthening and retrofitting of existing and deteriorated columns in buildings and bridges, CFRP sheets have been found effective in enhancing the performance of existing RC columns by wrapping and bonding CFRP sheets externally around the concrete. Concrete columns and piers that are confined by both lateral steel reinforcement and CFRP are sometimes referred to as "hybrid" concrete columns. With the availability of experimental data on concrete columns confined by steel reinforcement and/or CFRP, the study presents modeling using artificial neural networks (ANNs) to predict the compressive strength of hybrid circular RC columns. The prediction of the ultimate confined compressive strength of RC columns is very important especially when this value is used in estimating the capacity of structures. The present ANN model used as parameters for the confining materials the lateral steel ratio (${\rho}_s$) and the FRP volumetric ratio (${\rho}_{FRP}$). The model gave good predictions for three types of confined columns: (a) columns confined with steel reinforcement only, (b) CFRP confined columns, and (c) hybrid columns confined by both steel and CFRP. The model may be used for predicting the compressive strength of existing circular RC columns confined with steel only that will be strengthened or retrofitted using CFRP.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.719-725
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• 2010

최근 콘크리트 구조물에 충격하중, 폭발하중 등 극한의 외력이 작용하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 이 연구에서는 강섬유보강 RC보와 carbon FRP 시트를 이용하여 보강한 RC보를 이용하여 충격실험을 진행하였다. 강섬유보강 RC보의 경우 0.75%부피비로 강섬유를 혼입하였으며 carbon FRP 시트의 경우 에폭시 레진을 이용하여 보강을 한후 보 부재를 완성하였다. FRP 시트 보강은 부재의 하단을 휨 보강하였으며 충격하중이 부재에 작용할 때 발생하는 shear-plug 균열을 제어하기 위하여 충격하중이 가해지는 국부에 CFRP 전단보강을 실시하였다. 실험진행은 drop-weight test 방식으로 직접 기기를 만들어 실행하였다. 각각의 부재에 단계별로 충격하중을 가하여 실험을 진행하였으며 균열과 균열폭을 측정하였다. 실험결과 강섬유보강 RC보가 일반 RC보에 비하여 균열폭 및 shear-plug 균열제어 그리고 스폴링파괴에 더 높은 성능을 나타내었다. FRP로 부재의 하단을 휨 보강한 부재의 경우 균열의 제어에 어느정도 효과를 나타내고 있으나 충격하중이 가해질 시 콘크리트와 FRP 시트의 부착면에서 박리파괴가 빠르게 진행되었다. FRP 시트로 부재의 하단과 측면을 CFRP로 휨, 전단보강한 부재의 경우 shear-plug 균열제어에 가장 높은 저항성능을 보이고 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 충격하중이 보강이 이루어지지 않은 부분에 작용할 경우 오히려 보강이 되지 않은 RC보에 비하여 콘크리트 스폴링 파괴에 더 취약함을 알 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제8권2호
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• pp.113-119
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• 2008

Recently, fiber reinforced polymers(FRP) composite materials are used extensively in the rehabilitation of concrete structural members. A main application is to wrap beams and columns using the continuous fibers sheets to improve their strength and ductility. The corner chamfering affects significantly the performance of the continuous fibers sheets, and could lead to environmental problem with waste and dust. The main purpose of this paper is to verify the effect of corner conditions on the strength of the continuous fiber sheets, and to introduce new attached components which can avoid environmental problem. A total of 15 specimens were tested and carefully checked for three types of continuous fiber sheets(carbon, glass, and aramid) and three types of corner conditions(non-chamfering, chamfering, and device attaching). It is proved that the devices proposed in this research have some capabilities to use for RC member. But additional research will be needed for commercializing.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권4호
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• pp.403-426
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• 2008

Externally bonding fiber reinforced polymer (FRP) sheets with an epoxy resin is an effective technique for strengthening and repairing reinforced concrete (RC) beams under flexural loads. Their resistance to electro-chemical corrosion, high strength-to-weight ratio, larger creep strain, fatigue resistance, and nonmagnetic and nonmetallic properties make carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites a viable alternative to bonding of steel plates in repair and rehabilitation of RC structures. The objective of this investigation is to study the effectiveness of CFRP sheets on ductility and flexural strength of reinforced high strength concrete (HSC) beams. This objective is achieved by conducting the following tasks: (1) flexural four-point testing of reinforced HSC beams strengthened with different amounts of cross-ply of CFRP sheets with different amount of tensile reinforcement up to failure; (2) calculating the effect of different layouts of CFRP sheets on the flexural strength; (3) Evaluating the failure modes; (4) developing an analytical procedure based on compatibility of deformations and equilibrium of forces to calculate the flexural strength of reinforced HSC beams strengthened with CFRP composites; and (5) comparing the analytical calculations with experimental results.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제18권2호
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• pp.167-194
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• 2004

In this paper axial loading tests on low strength concrete members, which were confined with various thickness of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite sheets are described. Totally 46 specimens with circular, square and rectangular cross-sections with unconfined concrete compressive strengths between 6 and 10 MPa were included in the test program. During the tests, a photogrammetrical deformation measurement technique was also used, as well as conventional measurement techniques. The contribution of external confinement with CFRP composite sheets to the compressive behavior of the specimens with low strength concrete is evaluated quantitatively, in terms of strength, longitudinal and lateral deformability and energy dissipation. The effects of width/depth ratios and the corner radius of the specimens with rectangular cross-section on the axial behavior were also examined. It was seen that the effectiveness of the external confinement with CFRP composite sheets is much more pronounced, when the unconfined concrete compressive strength is relatively lower. It was also found that the available analytical expressions proposed for normal or high strength concrete confined by CFRP sheets could not predict the strength and deformability of CFRP confined low strength concrete accurately. New expressions are proposed for the compressive strength and the ultimate axial strain of CFRP confined low strength concrete.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.100-103
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• 2004

Bridges are deteriorating over service life due to over weight vehicles, environmental conditions and so on. In addition to that, those could be classified into low level bridges which are not fit for highway because of upgrade of the design load. Consequently, such reasons impel the bridges to be repaired or strengthened. Among the rehabilitating methods, FRP sheets and externally prestressing methods are preferred recently. This paper presents experimental results about the behavior of PSC beams strengthened by external tendons and CFRP sheets.