In this thesis, a series of loading tests are conducted in order to investigate the fracture safety of GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics) pipes under fatigue load which are widely used in the developed countries becauses of their natural of anticorrosion and lightweight etc. . Fatigue test is performed by changing number of laminates and loading cycles to examine the flexural strains, the ductility and the fatigue strength for two million repeated loading cycles. From the fatigue test results, it was found that the larger the laminates of GFRP pipes is, the larger the stiffness of GFRP pipes under the fatigue load increases. This phenomenon is true until the fatigue failure. According to the S-N curve drawn by the regression analysis on the fatigue test results, the fatigue strength of percent of the static ultimate strength increases by increasing the laminates of GFRP pipes. The fatigue strength with two million repeated leading cycles in GFRP pipes with the laminates of GFRP pipes varing 15, 25, 35 shows about 75%, 80%, 84% on the static ultimate strength, respectively.
본 연구에서는 리브로 보강된 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 관로의 탄성 좌굴 강도를 산정하였다. 보강된 리브의 두께, 높이, 배치 간격은 관로의 좌굴 강도에 영향을 미치는 주요 인자이다. 또한, GFRP 재료는 이방성 재료이므로, 재료의 방향별 강성 또한 관로의 좌굴강도에 영형을 미치는 인자로서 고려되어야할 부분이다. 이러한 매개변수를 적용하여, 직교 이방성 재료로 구성된 리브 보강 관로의 좌굴 강도를 유한요소 해석을 이용하여 매개변수를 수행하고, 회귀분석을 통하여 좌굴 강도 산정을 위한 간략식을 제시하였다.
자동차 충돌이나 전복사고에 있어서 부재들의 변형은 축방향 압축붕괴와 함께 굽힘붕괴가 혼합된 변형양상을 보여주고 있으며, 자동차에 사용되는 대부분의 박벽관 부재는 굽힘붕괴가 주된 붕괴형태로 나타나고 있다. 하지만 혼성 사각관의 굽힘붕괴에 대한 연구는 축방향 붕괴의 연구에 비해 많이 부족한 현실이다. 본 논문에서는 알루미늄-복합재료 혼성 사각관의 굽힘 붕괴 거동 및 에너지 흡수 특성을 실험적 방법으로 연구하여 경량화 구조부재로서의 적용가능성을 조사하였다. 접착필름 살입형 경화법으로 제작된 알루미늄-복합재료 혼성 사각관 보에 대해 복합 재료 층의 적층두께와 적층 각에 따른 굽힘 성능을 평가하였다. 본 혼성 사각관 보는 복합재료만으로 구성된 사각관 보에서 발생할 수 있는 불안정한 붕괴모드를 안정적인 붕괴로 전환시키면서, 단순 알루미늄 사각관에 비해 에너지 흡수 능력이 향상되었고, 특히 $[0^{\circ}/90^{\circ}]s$를 적층한 혼성 사각관의 경우 벽두께 1mm인 알루미늄 사각관 시험편과 비교하여 흡수에너지가 1.78배 증가하였고 단위무게당 흡수에너지는 1.29배로 증가함을 보였다.
The GFRP(Glass-Fiber Reinforced Plastic) Pipe is designed to behave safely against the external forces and to secure stability of deformation and settlements in pipe, Since it is laid under the ground. In this syudy, the evaluation for stability was carried out by performing the preliminary numerical analysis to decide the sclae effect in case of indoor model test. As a result of, strain of laying pipes is preponderantly reviewed. Numerical analysis is conducted to evaluate on the field application through the comparison concerning relations between deformation and differential settlement in the GFRP and hume pipes.
The purpose of this study is to evaluate structural performance of concrete beam reinforced simultaneously with GFRP and steel rebar. Because the GFRP has lower elastic modulus than steel or CFRP, serviceability for concrete structure can be an issue. According to the test result, the hybrid reinforced specimen showed better stiffness improvement than the specimen reinforced with only GFRP rebar. From an additional research on design parameter and reliability analysis, the field adaptability can be proved.
Recently, many researches for high-strength and high-durability concrete structure have remarkably been studied by adopting new construction material, fiber reinforced polymer (FRP). In connection with these research trend, the shearing capacity of concrete beams reinforced by GFRP stirrup which is developed in this study was evaluated. Experimental variables are span to depth ratio and spacing of shear reinforcement for test. In the result of test, the crack pattern, failure mode and shear load between shear steel reinforcement specimen and GFRP stirrup reinforcement specimen showed similar structural tendency. Therefore, it was investigated that the adaptability of shear-reinforced concrete structure with GFRP stirrup will be improved with further researches of shear design variables.
The repair of manhole raise has been caused much construction times and disruption of traffic flow, serious environmental pollution from crushed construction wastes, and budget waste due to the repeated repair construction works. In order to overcome such problems, we have developed the new manhole repairing composite structures by using a glass fiber-reinforced polymer (GFRP) pipe, which can raise manhole to the regular height of the overlayed road pavement with rapid construction and minimum traffic jams. This environmental-friendly technology is method completed by the methyl methacrylate monomer (MMA) double wide flanged GFRP pipe composite structures in order to raise manhole to the regular height. In this paper, two kinds of the compressive strength tests of MMA mortar composites were conducted and evaluated by a general compressive strength test, and compressive strength test after freezing-thawing resistance test. It was found that this MMA mortar composites will be used for the application of the double wide flanged GFRP pipe composite structures.
This study is to examine bond strength of beam reinforced with GFRP rebar under 4-point bending test by adopting BRITISH STANDARD. The variables were made to have bonding length of 5times$(5d_b)$, 10times$(10d_b)$ and 15times$(15d_b)$ of the nominal diameter of GFRP rebar and were done to analyze the relationship between the bonding strength and the slip. In the result of the test, pull-out failure was dominant in the $5d_b$ and $10d_b$ specimen, both patterns of the pull-out failure and concrete splitting failure appeared in the $10d_b$. On the other hand, the $15d_b$ specimen showed only concrete splitting failure at the end of bonding length. Therefore, it was prove that available bonding length of the GFRP rebar under bending condition on static test is over $15d_b$ then farther research such as fatigue bending test, development of bonding model, FEM parameter study should be performed.
최근 콘크리트 열화와 같은 문제를 근본적으로 해결하기 위해 고내구성을 보유한 콘크리트구조물의 장수명화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 신설 구조물로의 철근대체 FRP rebar를 적용한 고내구성 콘크리트구조물에 대한 연구 개발 및 활용이 점차 증가되는 추세이다. 이에 대해 콘크리트구조물의 경제적인 측면에서 적용 가능한 FRP rebar로서는 GFRP rebar가 주목을 받고 있으며 그 사용성 또한 증대되고 있다. 하지만 GFRP rebar로 보강된 콘크리트구조물에 대한 휨모멘트 성능은 이미 그 우수성이 구명되어 있으나 GFRP의 단점 중 하나인 처짐에 대한 사용성 측면은 개선되어야 할 점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 개발된 이형 GFRP rebar로 보강 콘크리트 보 구조물의 처짐 거동 예측을 위해 기존의 유효단면이차모멘트 제안식들과 비교 분석을 실시하였으며, 그 결과 기존의 유효단면이차모멘트 산정식은 균열모멘트 이후 극한모멘트의 50% 수준까지의 유효단면이차모멘트는 비교적 정확히 예상할 수 있었으나 이후에는 실제 유효단면이차모멘트보다 다소 높은 값을 나타냄으로써 최종 파괴시까지의 처짐량을 과소평가하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서는 탄성계수 환산비를 적용한 보강비를 사용한 Toutanji et al. (2000)의 유효단면이차모멘트 제안식을 바탕으로 이형 GFRP rebar로 보강된 콘크리트보에 대한 유효단면이차모멘트 제안식을 도출하였으며, 그 결과 제안된 식을 적용하여 각 시험체의 시험데이터와 비교 분석을 통하여 최종 파괴시까지의 하중-처짐 관계를 비교적 정확히 예측할 수 있는 것으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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