• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.199-207
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• 2018

이형철근과 FRP 보강근의 복합 이중근을 갖는 FRC 보의 휨성능을 평가하기 위하여 실험이 수행되었다. 인장근의 종류(CFRP 보강근, GFRP 보강근, 철근)과 PVA 섬유 혼입률(0.5%, 0%)을 주요변수로 한 7개의 실험체를 제작하였다. 유한요소해석을 통하여 FRC 보의 균열 및 휨거동을 예측하기 위한 해석적 방법이 제안되고 분석되었다. 복합 이중근을 가지는 실험체들에서 철근으로 이중근을 가지는 실험체가 철근과 FRP 보강근을 이단으로 배치한 실험체들에 비하여 26~34% 균열하중이 큰 것으로 나타났다. 최대 휨강도에서는 복합 이중근을 가지는 실험체들 중 CFRP 보강근을 최외측으로 한 실험체가 가장 큰 내력을 나타내었다. 해석과 실험을 통한 휨강도를 비교한 결과, 강도비는 평균 1.2, 표준편차 0.085, 최대 오차율은 22% 등으로 나타났다. 이러한 결과에서 본 연구의 유한요소해석방법이 복합 이중근을 가지는 보의 실제 거동을 효과적으로 표현할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.179-186
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• 2006

본 연구에서는 FRP Rebar로 보강된 철근콘크리트 보의 휨성능을 평가할 수 있는 모형을 개발하기 위하여 인공신경망 중 다층인식자 모형을 사용하였다. 인공신경망 모형에 사용될 학습자료들은 기존 연구자료들의 데이터를 이용하였다. 입력층의 독립변수는 휨성능에 주요 요소인 폭, 유효깊이, 압축강도, FRP 보강비, FRP 균형철근비을 사용하였다. 출력층 종속변수는 실험에서 측정된 모멘트 성능을 사용하였다. 개발된 인공신경망 모형은 GFRP, CFRP, AFRP Rebar 적용이 모두 가능하며, 모형의 검증은 다른 선행 연구자들이 수행한 자료를 이용하였다. 인공신경망 모형 추정결과 ANN(0.05) 모형의 경우에 비교적 정확한 휨성능 추정값을 나타낸 반면, ANN(0.1) 모형에서는 다소 오차가 발생하였다. 인공신경망 모형의 검증결과 주어진 실험 데이터 값과 비교적 일치하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 휨성능 평가 변수에 대한 민감도 분석결과 유효깊이의 영향이 가장 크고 FRP 철근비, FRP 균형철근비, 압축강도, 폭으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.161-169
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• 2011

본 연구에서는, 철근 밀집 감소, 노무비 및 보수 보강비 절약, 향상된 부식 저항성, 공기 단축 등의 장점을 가지고 있는 고성능 철근으로 휨 보강된 이방향 슬래브를 제작하고 구조실험을 실시하였다. 상부 휨철근비, 기둥 인접부 휨철근의 집중배근, 강섬유 보강 콘크리트의 타설을 변수로 하여 실험하였고, 펀칭 전단강도 및 균열후 강성을 일반 철근 및 GFRP bar로 휨 보강된 슬래브의 펀칭 전단실험 결과와 비교하였다. 또한, 휨철근의 변형률 분포 및 균열제어 효과 등을 비교, 분석하였고, 휨철근비 계산을 위한 유효폭 산정 방법을 검토하였다. 고성능 철근의 사용으로 펀칭 전단강도가 향상되었고, 휨 철근량을 감소시킬 수 있었다. 기둥 인접부 휨철근의 집중배근을 통해 철근비의 감소 때문에 작아진 강성을 회복시킬 수 있었고, 훌륭한 변형률 분포 및 균열제어 효과를 나타내었다. 또한, 기둥 인접부에 대한 강섬유 보강 콘크리트의 타설은 펀칭 전단강도의 증가와 균열 제어에 탁월한 효과를 보였다. 휨철근비 산정을 위한 유효폭은 기둥면으로부터 슬래브 두께의 2배 이상으로 확대하는 것이 합리적이라 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제9권4호
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• pp.349-364
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• 2000

This paper aims to make a contribution to understanding which methods apply for structural analysis of beams prestressed with FRP cables. A parametric non-linear numerical analysis of simply supported beams has been performed. In this analysis the shape of the cross-section, the strength of concrete, the material adopted for the cables (steel, GFRP, CFRP), the prestressing system (bonded or unbonded prestressing) and the degree of prestressing were changed to collect a broad range of data which, the author contends, should cover the most frequent types of common practice. The output data themselves and their comparison allow us to suggest some rules that could be adopted when dealing with beams prestressed with these innovatory materials that have an elastic-brittle behaviour.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권2호
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• pp.187-200
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• 2018

This paper handles the repairing of deficient square Concrete-Filled Steel-Tube (CFST) beams subject to bending through an experimental and numerical program. Eight square-CFST beams were tested. A 5-mm artificial notch was induced at mid-span of seven beams, four of them were repaired by using CFRP sheets and two were repaired by using GFRP sheets. The beam deflection, strain and ultimate moments were recorded. It was found that providing different cut-off points for the different layers of FRP sheets prohibited failure at termination points due to stress concentrations. Using different lengths of FRP sheets around the notch retarded crack propagation and prevented FRP rupture at the crack position. Finite element analysis was then conducted and the proposed FE model was verified against the recorded experimental data. The influence of various parameters as FRP sheet length, tensile modulus and the number of layers were studied. The moment capacity of damaged square-CFST beams was improved up to 77.6% when repaired by using four layers of CFRP, however, this caused a dramatic decrease in beam deflection. U-wrapping of notched-CFST beam with 0.75 of its length provided a comparable behaviour as wrapping the full length of the beam.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.78-86
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• 2003

섬유보강재를 사용한 철근콘크리트 부재의 보강공법은 재료의 내부식성 및 시공의 편리성 등 여러 가지 장점으로 인하여 최근 그 사용이 현저하게 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 여러 가지 종류의 섬유보강재를 사용하여 휨보강된 철근콘크리트 보의 휨성능을 비교하고, 그 특성을 고려한 보강설계식을 제안하였다. 섬유보강재의 종류(아라미드, 유리, 탄소섬유) 및 보강비에 따른 철근콘크리트 보의 휨성능을 검토하기 위하여 3.2m 스팬의 단순보에 대한 실험을 실시하였으며, 실험의 결과를 최대내력, 강성 및 연성도의 관점에서 분석하였다. 본 연구의 실험결과, 부재의 휨보강내력은 보강재의 종류에 따른 인장강도보다는 강성에 주로 관계하는 것으로 나타났으며, 연성도는 강성이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구에서는 이와 같은 실험결과를 기반으로 휨보강설계식을 제안하였으며, 이를 신뢰성있는 선행 연구자들의 연구결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.57-60
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• 2008

기존의 철근콘크리트 구조물 시스템에서 철근은 사용연한이 지날수록 염분 및 습기, 염화물 등 외부환경에 의해 부식된다. 이러한 철근의 부식은 최종적으로 콘크리트 구조물의 성능 저하와 수명 단축을 유발시키는 주요 원인이 되기 때문에 최근 Fiber Reinforced Polymers(FRP)를 이용하여 철근을 대체할 수 있는 보강근을 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다. FRP 보강근 콘크리트 보의 전단강도에 대한 기존 연구에 따르면 FRP 보강근은 철근에 비해 탄성계수가 낮기 때문에 동일 하중 수준에서 철근 콘크리트보다 균열폭이 커지고 균열이 크게 진행하게 되어 전단강도도 감소하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 FRP 보강근 콘크리트 보의 전단강도를 실험적으로 측정하고 기존에 제시 된 선행 규준의 예측식을 실험값과의 비교를 통해 검증해보고자 하였다. 본 연구에서 수행한 실험결과에서는 전단경간비가 증가할수록 전단강도는 감소하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.275-282
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• 2006

최근 철근 콘크리트 구조물에서 철근의 부식문제를 근본적으로 해결하기 위한 대안으로 섬유강화폴리머(Fiber Reinforced Polymers, FRP)가 주목받고 있다. FRP는 철근에 비해 높은 비강도를 가지며, 무게가 가볍다. 특히 내부식성이 뛰어나 염해와 같은 열악한 환경에 특히 유용하다. 그러나 재료단가가 철근에 비해 높고, 장기거동에 대해 구축되어 있는 정보가 적으며 항복 거동을 보이는 철근과는 달리 취성파괴를 일으키기 때문에 FRP를 토목재료로 사용하려는 노력은 더디게 진행되고 있다. FRP 제작에 사용되는 섬유 중 유리섬유가 가장 경제적이지만 강성이 철근에 비해 대략 1/4 정도 밖에 되지 않아 휨부재에 사용될 경우 과도한 처짐 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 유리섬유로 제작된 FRP(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 로드(Rod)의 인장특성을 개선하고자 탄소와 유리섬유로 제작된 하이브리드 로드의 인장특성에 관한 연구를 수행하였다. 로드 제작에 사용되는 수지 종류와 배치 방법에 대해 변수를 설정하여 총 40개의 시편을 제작하여 인장실험을 실시하였다. 하이브리드 로드의 인장특성은 섬유가 혼합되지 않은 순수한 유리섬유와 탄소섬유로만 제작된 로드의 인장특성과 비교하였다. 실험 결과에 따르면 로드의 핵은 탄소섬유로, 외피는 유리섬유로 제작된 하이브리드 로드의 인장특성이 가장 우수하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.199-208
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• 2010

FRP bar를 철근 대체제로 활용하기 위해서는 설계 기준의 확립이 시급하나 국내에서는 이 소재에 대한 기초 연구가 부족한 상황이다. 그러므로 2차에 걸쳐 전단보강이 없는 18개의 FRP RC와 4개의 기존 RC 실험체의 거동을 관찰하였다. 1차 실험은 휨 파괴 거동과 사용성 항목의 계측 자료 수집을 목적으로 시작되었다. 휨파괴를 유도하기 위하여 전단배근을 강화하는 대신 그로 인한 거동의 불확실성을 배제하기 위하여 전단지간비만을 조정하여 휨파괴를 유도하고, 전단배근을 사용하지 않기로 하였다. 실험 결과 거의 모든 실험체는 전단파괴 되었으며 실험계획에 적용한 ACI 440.1R과 CSA S806의 전단 강도식이 실제와 큰 편차가 있음을 확인하였다. 1차 실험의 결과를 근거로 2차 실험에서는 전단파괴거동을 집중적으로 관찰하였다. 표준 실험체의 제원은 길이 3,300 mm폭 ${\times}$ 800 mm ${\times}$ 유효깊이 200 mm, 순지간 2,800 mm, 전단지간 1,200 mm로 전단지간비는 6.0이며, 단순지지 조건으로 4점 재하실험을 수행하였다. 검토 변수에는 콘크리트 압축강도, 보강근의 종류 및 탄성계수, 전단지간비, 유효보강비, 다발 배근의 영향, 피복두께의 영향이 포함된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.173-181
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• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.