• 한국안전학회지
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• 제30권6호
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• pp.70-77
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• 2015

In this study, the governing design factors of GFRP-reinforced concrete bridge deck are analyzed for typical bridges in Korea. The adopted bridge deck is a cast-in-situ concrete bridge deck for the prestressed concrete girder bridge with dimensions of 240 mm thickness and 2.75 m span length from center-to-center of supporting girders. The selected design variables are the diameters of GFRP rebar, spacings of GFRP rebars and concrete cover thicknesses, Considering the absence of the specification relating GFRP rebar in Korea, AASHTO specification is used to design the GFRP-reinforced concrete bridge deck. The GFRP-reinforced concrete bridge deck is proved to be governed by the criteria about serviceability, especially maximum crack width, while steel reinforced concrete bridge deck is governed by the criteria on ultimate limit state. In addition, GFRP rebars with diameter of 16 mm ~ 19 mm should be used for the main transverse direction of decks to assure appropriate rebar spacings.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.133-136
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• 2008

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 유리섬유 보강근(Glass Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 GFRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 GFRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 GFRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. GFRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된 일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하였다. 또한 이를 통하여 단조하중을 받는 GFRP 보강근의 부착응력-미끄럼 관계를 제안하고자 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(I)
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• pp.323-326
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• 2005

Uniaxial tension test of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) bar reinforced concrete prisms was performed. The objective was to investigate the adequate cover thickness of the GFRP rebars. The tension stiffening effect of GFRP bar reinforced concrete was also studied. The test variables included rebar types (conventional steel rebar and two different GFRP rebars) and cover thicknesses (five different cover thicknesses ranging between 1-3db). Normal strength concrete was used. Cracking patterns on concrete surface and cracking loads were careful1y observed during the direct tensile test. The test results indicated that the adequate cover thickness of the GFRP rebars may even be larger than that of the steel rebars and that the cover thickness of 2db commonly specified for the GFRP rebars may not be large enough. The tension stiffening effect of the GFRP rebars was also quantified and documented from the test results.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권3호
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• pp.361-373
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• 2022

This paper examines the flexural performance of concrete beams reinforced with glass fibre-reinforced polymer (GFRP) bars under fatigue loading. Experiments were carried out on concrete beams of size 1500×200×100 mm reinforced with 10 mm and 13 mm diameter GFRP bars under fatigue loading. Experimental investigations revealed that fatigue loading affects both strength and serviceability properties of GFRP reinforced concrete. Experimental results indicated that (i) the concrete beams experienced increase in deflection with increase in number of cycles and failed suddenly due to snapping of rebars and (ii) the fatigue life of concrete beams drastically decreased with increase in stress level. Analytical model presented a procedure for predicting the deflection of concrete beams reinforced with GFRP bars under cyclic loading. Deflection of concrete beams was computed by considering the aspects such as stiffness degradation, force equilibrium equations and effective moment of inertia. Nonlinear finite element (FE) analysis was performed on concrete beams reinforced with GFRP bars. Appropriate constitutive relationships for concrete and GFRP bars were considered in the numerical modelling. Concrete non linearity has been accounted through concrete damage plasticity model available in ABAQUS. Deflection versus number of cycles obtained experimentally for various beams was compared with the analytical and numerical predictions. It was observed that the predicted values are comparable (less than 20% difference) with the corresponding experimental observations.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.57-66
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• 2015

본 연구는 경량콘크리트와 GFRP 보강근을 휨보강근으로 사용하여 제작되는 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브를 교량 슬래브 등에 활용해보기 위한 사전 연구로서, 기존의 철근 콘크리트 슬래브와 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브의 휨 거동 차이점 분석에 초점을 두었다. 이를 위하여 일련의 슬래브 실험체들을 제작하고 3점 휨 실험 및 수치해석을 행하였다. 실험 결과, GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브 실험체는 GFRP 보강근의 과다보강으로 인하여 실험체 하부에 발생된 초기균열이 하중 재하면의 콘크리트 압축부까지 연결되면서 전단파괴되는 경향을 보였다. 그리고 철근 콘크리트로 제작된 슬래브 실험체에 비하여 무게는 72%이었으며 휨 실험에서의 파괴하중은 58%인 것으로 나타났다. 한편, midas FEA를 이용하여 행한 수치해석 과정은 실험에서 나타난 전단파괴 하중까지 잘 모사하였다. 그러나 GFRP 보강근의 인장강도 대신 탄성계수가 입력값으로 요구됨에 따라 가력되는 하중과 처짐은 실험에서 나타난 전단파괴 이후에도 계속하여 증가하는 경향을 보였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권5호
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• pp.403-409
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• 2017

본 연구에서는 다공성 블록의 내구성 향상을 위해 압축강도 3MPa 및 공극률 30%를 만족하는 배합설계를 확인하였으며, 선정된 배합에서 GFRP 보강 방법에 따른 보의 내력 및 인성 증가를 평가하였다. 다공성 콘크리트의 목표성능 만족을 위해서는 골재입도 15~20mm에서 물-시멘트 비 및 시멘트-골재 비가 각각 25% 및 15%로 추천될 수 있었다. GFRP로 보강된 다공성 콘크리트 보의 거동은 전단파괴에 의해 지배되었다. 이에 따라 GFRP의 휨 저항 발휘는 매우 적었으며, GFRP 보강근의 장부작용에 의한 전단내력상승은 결과적으로 다공성 콘크리트 보의 하중 저항성과 인성을 향상시켰다. GFRP 보강근을 압축과 인장측에 각각 1본(D9)씩 배근한 경우 내력은 무보강 보에 비해 약 2.1배 증가하였으며, 인성지수 $I_{30}$값은 43.4를 보임으로서 인성지수 값을 측정할 수 없었던 무보강 보에 비해 상당히 향상되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권1호
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• pp.59-66
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• 2019

Hollow steel-reinforced concrete-filled GFRP tubular member is a new kind of composite members. Firstly set the mold in the GFRP tube (non-bearing component), then set the longitudinal reinforcements with stirrups (steel reinforcement cage) between the GFRP tube and the mold, and filled the concrete between them. Through the axial compression test of the hollow steel-reinforced concrete-filled GFRP tubular member, the working mechanism and failure modes of composite members were obtained. Based on the experiment, when the load reached the ranges of $55-70%P_u$ ($P_u-ultimate$ load), white cracks appeared on the surface of the GFRP tubes of specimens. At that time, the confinement effects of the GFRP tubes on core concrete were obvious. Keep loading, the ranges of white cracks were expanding, and the confinement effects increased proportionally. In addition, the damages of specimens, which were accompanied with great noise, were marked by fiber breaking and resin cracking on the surface of GFRP tubes, also accompanied with concrete crushing. The bearing capacity of the axially compressed components increased with the increase of reinforcement ratio, and decreased with the increase of hollow ratio. When the reinforcement ratio was increased from 0 to 4.30%, the bearing capacity was increased by about 23%. When the diameter of hollow part was decreased from 55mm to 0, the bearing capacity was increased by about 32%.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.152-156
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• 2003

In this paper, we present the results of an experimental research on the load-deflection characteristics of full-scale concrete bridge decks reinforced with GFRP re-bars. Similar researches have been conducted in many countries to extend the service life of concrete bridge decks, which are under harsh environmental condition. Concrete bridge decks are one of the major concerns for the maintenance of bridges. GFRP re-bar available in the domestic construction market was investigated and the concrete deck reinforced with GFRP re-bars was tested under flexure to investigate the applicability of GFRP re-bar on the bridge deck construction.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.99-108
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• 2012

본 연구에서는 철근콘크리트 슬래브의 내부식성과 경량화를 도모하기 위하여 GFRP bar를 휨보강근으로 사용하는 경량골재콘크리트 슬래브를 고려하고 이 구조물에 대하여 기초적인 거동을 조사하였다. 경량콘크리트의 압축강도 및 인장강도 그리고 콘크리트 파괴에너지 측정, 일련의 슬래브 휨실험, 비선형유한요소해석을 통한 수치해석, 휨실험과 수치해석의 결과비교 등이 행하여졌다. 그 결과, GFRP bar를 휨보강근으로 사용한 경량콘크리트 슬래브는 기준시험체로 사용된 동일 규격의 철근콘크리트 슬래브에 비하여 무게를 28%정도 감소시킬 수 있었지만 파괴하중은 36%정도 감소되었다. 이는 GFRP bar의 낮은 축강성과 경량콘크리트의 낮은 부착강도 때문인 것으로 판단된다. 그리고 경량콘크리트의 부착력 감소 특성을 고려하기 위하여 GFRP bar와 콘크리트 경계면 사이에 계면요소를 사용한 수치해석 결과는 계면요소의 사용이 실험결과에 더 근접해갈 수 있는 방법임을 보여주었다.

• Computers and Concrete
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• 제25권4호
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• pp.369-382
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• 2020

This paper presents a discussion of the Finite Element Analysis (FEA) when applied for the analysis of concrete elements reinforced with glass fibre reinforced polymer (GFRP) bars. The purpose of such nonlinear FEA model development is to create a tool that can be used for numerical parametric studies which can be used to extend the existing (and limited) experiment database. The presented research focuses on the numerical analyses of concrete beams reinforced with GFRP longitudinal and shear reinforcements. FEA of concrete members reinforced with linear elastic brittle reinforcements (like GFRP) presents unique challenges when compared to the analysis of members reinforced with plastic (steel) reinforcements, which are discussed in the paper. Specifically, the behaviour and failure of GFRP reinforced members are strongly influenced by the compressive response of concrete and thus modelling of concrete behaviour is essential for proper analysis. FEA was performed using the commercial software ABAQUS. A damaged-plasticity model was utilized to simulate the concrete behaviour. The influence of tension, compression, dilatancy, mesh, and reinforcement modelling was studied to replicate experimental test data of beams previously tested at the University of Waterloo, Canada. Recommendations for the finite element modelling of beams reinforced with GFRP longitudinal and shear reinforcements are offered. The knowledge gained from this research allows for the development of a rational methodology for modelling GFRP reinforced concrete beams, which subsequently can be used for extensive parametric studies and the formation of informed recommendations to design standards.