• Structural Engineering and Mechanics
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• 제46권1호
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• pp.111-135
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• 2013

An experimental study has been carried out on square plain concrete (PC) and reinforced concrete (RC) columns strengthened with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) sheets. A total of 78 specimens were loaded to failure in axial compression and investigated in both axial and transverse directions. Slenderness of the columns, number of wrap layers and concrete strength were the test parameters. Compressive stress, axial and hoop strains were recorded to evaluate the stress-strain relationship, ultimate strength and ductility of the specimens. Results clearly demonstrate that composite wrapping can enhance the structural performance of square columns in terms of both maximum strength and ductility. On the basis of the effective lateral confining pressure of composite jacket and the effective FRP strain coefficient, new peak stress equations were proposed to predict the axial strength and corresponding strain of FRP-confined square concrete columns. This model incorporates the effect of the effective circumferential FRP failure strain and the effect of the effective lateral confining pressure. The results show that the predictions of the model agree well with the test data.

• 폴리머
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• 제24권6호
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• pp.860-868
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• 2000

본 연구에서는 섬유등급, 배향각 및 적층방법을 달리하여 제조한 탄소섬유강화 복합재료의 제조변수에 따른 전자파 차폐 특성에 관하여 고찰하였다. 그 결과, 탄소섬유강화 복합재료의 전자파 차폐효과는 섬유의 배향각도에 크게 좌우되었다. 특히 0$^{\circ}$의 배향각에서는 섬유의 등급에 따른 영향을 나타내었으며, 동일한 탄소섬유라 할지라도 배열방향에 따른 전기적 성질의 변화, 즉 전기적 이방성이 클수록 차폐효과는 커졌다. 각각의 적층방법에 따라 제조된 모든 시편은 83~98%의 차폐효과를 나타내었으나, 대칭구조와 비대칭구조에서는 적층각도가 커짐에 따라 차폐효과가 소폭 감소하였다. 그러나 반복구조에서는 위의 두 가지 구조와는 다른 경향을 나타내었으며, 특히 90$^{\circ}$ 반복구조의 경우 측정 주파수 전 영역에 걸쳐 90% 이상의 차폐력을 나타내었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제4권5호
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• pp.333-353
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• 2004

Strength of reinforced concrete beams can easily be increased by the use of externally bonded CFRP composites. However, the mode of failure of CFRP strengthened beam is usually brittle due to tension-shear failure in the concrete substrate or bond failure near the CFRP-Concrete interface. In order to improve the ductility of CFRP strengthened concrete beams, critical variables need to be investigated. This experimental and analytical research focused on a series of reinforced concrete beams strengthened with CFRP composites to enhance the flexural capacity and ductility. The main variables were the amount of CFRP composites, the amount of longitudinal and shear reinforcement, and the effect of CFRP end diagonal anchorage system. Sixteen full-scale beams were investigated. A new design guideline was proposed according to the effects of the above-mentioned variables. The experimental and analytical results were found to be in good agreement.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권5호
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• pp.545-556
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• 2021

The present experimental study evaluated the seismic performance of six engineered cementitious composite (ECC) columns strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) laminates under cyclic lateral loading. The ECC columns damaged and crushed in the first stage of cyclic tests were repaired using the ECC with a certain polyvinyl alcohol (PVA) fiber and strengthened with flexural and sheer CFRP laminates and then re-assessed under the cyclic loading. The effects of some variables were examined on lateral displacement, energy absorption and dissipation, failure modes, crack patterns, load bearing capacity and plasticity, and the obtained results were compared with those of the first stage of cyclic tests. The results showed that retrofitting the ECC columns can improve their performance, plasticity and load-bearing threshold, delayed the concrete failure, changed the failure modes and increased the energy absorbed by the strengthened columns element by over 50%.

• Composites Research
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• 제26권2호
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• pp.85-90
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• 2013

본 논문에서는 탄소섬유강화플라스틱 면재와 알루미늄 샌드위치 심재를 가지는 복합재 샌드위치의 제조와 3절점 굽힘 실험에 대해 연구하였다. 시편은 3가지 하니컴 종류(3.18 mm, 4.76 mm, 6.35 mm의 셀 크기)와 3가지 곡률 반지름(평판, r = 1.6 m, r = 1.3 m)을 가지도록 제작하였다. 샌드위치 곡률의 기준은 W-방향을 기준으로 제작 하였다. CFRP $2{\times}2$ 트윌의 인장에서 기계적 물성치(탄성계수, 강도, 푸아송 비)를 측정하여 그 값들을 다른 CFRP 섬유 적층판의 값과 비교하였다. 실험결과 평판 샌드위치 패널의 3절점 굽힘 실험에서 심재의 전단강도는 공개된 데이터에 비해 11-30% 낮게 나왔다. 제한된 시편 크기에서 1.3미터 곡률을 가지는 패널은 평판 패널에 비해 심재의 극한 전단강도가 0.8-3.8% 감소한 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권2호
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• pp.151-161
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• 2018

The application of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites for rehabilitation of steel structures has become vital in recent years. This paper presents an experimental program and a finite element (FE) modelling approach to study the effectiveness of CFRP patch for repair of notch damaged circular hollow sectional (CHS) steel beams. The proposed modeling approach is unique because it takes into account the orthotropic behavior and stacking sequence of composite materials. Parametric study was conducted to investigate the effect of initial damage (i.e., notch depth) on flexural performance of the notched beams and effectiveness of the repair system using the validated FE models. Results demonstrated the ability of CFRP patch to repair notched CHS steel beams, restoring them to their original flexural stiffness and strength. The effect of composite patch repair technique on post-elastic stiffness was more pronounced compared to the elastic stiffness. Composite patch repair becomes more effective when the level of initial damage of beam increases.

• 폴리머
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• 제38권2호
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• pp.240-249
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• 2014

다중벽 탄소나노튜브(MWNT)로 보강된 폴리에스터(PET) 복합재료에 관한 연구를 수행하였다. PET와 MWNT간의 계면결합력을 향상시키기 위하여, MWNT 표면에 bishydroxyethylene-terephthalate(BHET)를 도입하였다. 이렇게 기능화된 MWNT를 0.5~2.0 wt% 범위에서 이축압출기를 이용하여 PET와 용융 혼합하였다. MWNT/PET 복합재료를 필라멘트로 방사하고, 이를 연신 및 열처리하여 특성 분석을 하였다. 이로부터 복합섬유의 결정화 온도와 열분해 온도가 MWNT로 인하여 증가함을 알 수 있었으며, 항복응력과 인성은 MWNT의 1 wt%의 첨가만으로도 30%이상 증가함을 알 수 있었다. 따라서 MWNT를 BHET로 기능화하는 방법은 폴리에스터에 탄소나노튜브를 효과적으로 분산시키고 계면결합력을 증가시키는데 매우 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.84-92
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• 2008

본 연구는 비부식성 및 고성능의 보강재로 많은 연구가 진행 중인 Fiber Reinforced Polymer(FRP)를 이용하여 표면매립 보강공법(Near Surface Mounted)을 통한 휨 구조거동을 분석, 보강형태에 따른 휨 성능을 규명하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 역사다리꼴 탄소막대를 이용하여 NSM 보강 보 구조물의 휨성능을 분석하였으며 Type A($15{\times}13{\times}6mm$)와 Type B($4{\times}3{\times}10mm$)의 2가지 보강재 형태로 각각 보강비를 달리 하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 무보강 실험체인 Control 실험체보다 20~100%의 보강성능 향상을 나타내었으며, 이를 바탕으로 휨모멘트 성능해석 및 균열, 연성지수 평가를 통해 본 NSM 보강공법의 보강효율을 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권3호
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• pp.267-278
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• 2018

Structures may need retrofitting as a result of design and calculation errors, lack of proper implementation, post-construction change in use, damages due to accidental loads, corrosion and changes introduced in new editions of construction codes. Retrofitting helps to compensate weakness and increase the service life. Fiber Reinforced Polymer (FRP) is a modern material for retrofitting steel elements. This study aims to investigate the effect of deficiency location on the axial behavior of compressive elements of Circular Hollow Section (CHS) steel short columns. The deficiencies located vertically or horizontally at the middle or bottom of the element. A total of 43 control column and those with deficiencies were investigated in the ABAQUS software. Only 9 of them tested in the laboratory. The results indicated that the deficiencies had a significant effect on the increase in axial deformation, rupture in deficiency zone (local buckling), and decrease in ductility and bearing capacity. The damages of steel columns were responsible for resistance and stiffness drop at deficiency zone. Horizontal deficiency at the middle and vertical deficiency at the bottom of the steel columns were found to be the most critical. Using Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) as the most effective material in retrofitting the damaged columns, significantly helped the increase in resistance and rupture control around the deficiency zone.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.255-260
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• 2022

소화전 탱크의 경량화는 소방차가 수용할 수 있는 물의 양을 증가시켜 초기 소방 과정에서 물 분무 시간을 늘려 화재로 인한 재산과 인명 피해를 크게 줄일 수 있다. 본 연구에서는 탄소섬유강화폴리머(CFRP) 복합재료를 경량 소화전 탱크의 재료로 적용하는 것을 조사하였다. CFRP 소화전 탱크 제조를 위해 사용되는 수지는 우수한 기계적 물성, 성형성, 치수안정성 등 여러 조건들을 만족시켜야 한다. 위의 조건들을 만족시키는 수지를 찾기 위해 KFR-120V, G-650, HG-3689BT, LSP8020, KRF-1031 등 5가지 수지를 후보로 선정하고 테스트하여 CFRP 소화전 탱크 제조 적합성을 조사였다. 분석 결과 KRF-1031이 소화전 탱크에 가장 적합한 특성을 보였다. 특히, KRF-1031을 이용한 CFRP는 열안정성 및 용출 시험에서 성공적인 결과를 보였다.