• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.119-126
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• 2008

국내에서 공동주택이 대량으로 공급되었던 1980~1990년대에는 콘크리트의 설계기준강도가 약 18MPa로 낮았으며 또한 대부분의 기둥은 수직하중만을 고려하여 설계되었다. 본 연구에서는 수명이 오래된 콘크리트 기둥의 성능을 향상시키기 위하여 시공이 간편하고 내식성이 우수하며 인장성능이 매우 뛰어난 탄소섬유시트로 보강된 RC 기둥의 압축강도 성능평가 실험을 수행하였다. 기둥을 구속하는 탄소섬유시트의 wrapping 각도는 수직하중과 수평하중에 저항할 수 있도록 기둥의 재축방향에 대하여 ${\pm}60^{\circ}$ 각도로 보강하였다. 실험을 수행한 후 압축강도 및 변형률의 증가양상과 시험체의 파괴양상을 분석하였으며 실험결과의 회귀분석을 수행하여 향상된 압축강도를 예측할 수 있는 회귀식을 작성하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.117-126
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• 2010

본 논문은 복합재료 패널로 보강된 철근 콘크리트 보의 휨 실험과 해석을 통하여 패널의 보강효과에 대하여 알아보고자 한다. FRP 복합재료 패널은 전통적인 재료인 강재와 콘크리트에 비해 단위 무게당 강도 및 강성이 크고 부식에 대한 높은 저항성, 절연성, 고내구성 및 낮은 열전도성 등 우수한 물성으로 유지관리 측면에서 매우 유리하여 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 복합재료 패널로 보강된 철근 콘크리트 보의 극한 하중을 예측하고 실험을 수행하여 그 보강효과에 대한 고찰하였다. 복합재료 패널은 복합재료 패널 층의 유리섬유직조 형태에 따라 LT, DB, DBT로 구분하고 복합재료 패널의 층 개수에 따라 2ply, 3ply로 구분하였다. 실험을 수행한 결과, 해석과 일치하였으며 복합재료 패널로 보강한 철근 콘크리트 보가 극 한강도 측면에서 효율적이었다는 결론도 얻었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제15권2호
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• pp.131-150
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• 2013

This paper presents the experimental results of axially loaded stub columns of slender steel hollow square section (SHS) strengthened with carbon fiber reinforced polymers (CFRP) sheets. 9 specimens were fabricated and the main parameters were: width-thickness ratio (b/t), the number of CFRP ply, and the CFRP sheet orientation. From the tests, it was observed that two sides would typically buckle outward and the other two sides would buckle inward. A maximum increase of 33% was achieved in axial-load capacity when 3 layers of CFRP were used to wrap HSS columns of b/t = 100 transversely. Also, stiffness and ductility index (DI) were compared between un-retrofitted specimens and retrofitted specimens. Finally, it was shown that the application of CFRP to slender sections delays local buckling and subsequently results in significant increases in elastic buckling stress. In the last section, a prediction formula of the ultimate strength developed using the experimental results is presented.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.185-194
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• 2016

본 연구에서는 탄소섬유쉬트로 보강된 각형강관 기둥의 유한요소 해석결과를 소개하고 있다. 실험체 개수는 총 6개이며, 각형강관에 대해서는 비조밀 단면 단주, 세장판 단면 단주, 비조밀 단면 장주로 구성되어 있다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수이다. AFRP 스트립과 강재사이의 부착거동과 부착응력-슬립관계를 규명하였다. 총 6개의 실험체에 대하여 ANSYS V.14.0을 사용하여 유한요소해석을 수행하였으며, 파괴모드, 하중-변위곡선, 최대내력, 초기강성에 대해 실험결과와 비교하였다. 끝으로, AISC cold-formed steel structures 기준에 근거하여 세장비에 따른 좌굴응력값을 산정하였으며, 각 단면타입에 대한 좌굴응력값 및 보강효과를 비교하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권11호
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• pp.2328-2335
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• 2002

A hybrid composite material has many potential usage due to the high specific strength and the resistance to fatigue, when compared to other composite materials such as fiber reinforced plastic(FRP) and metal matrix composite(MMC). However, the fracture mechanism of hybrid composite material is extremely complicated because of the bonding structure of metals and FRP. In this study, Al 7075 sheets and carbon epoxy preprags were used to fabricate the hybrid composite. Recently, nondestructive technique has been used to evaluate the fracture mechanism of these composite materials. AE technique was used to clarify the microscopic damage behavior and failure mechanism of A17075/CFRP hybrid composite. It was found that AE paralneters such as AE event, energy and amplitude were effective to evaluate the failure process of Al 7075/CFRP composite. In addition, the relationship between the AE signal and the characteristics of fracture surface using optical microscope was discussed.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.751-756
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• 2001

This paper deals with the experimental evaluation of the performance of R.C beams strengthened with aramid, glass and carbon fiber sheets. To evaluate the effects of FRPs on the flexural strengthening of the beams, strengthening ratio is adopted as a main variable. Seven beams were fabricated and strengthened under same tensile strength based on ultimate strength of FRPs and strengthening length. Deflection, flexural stiffness, strain of FRP, ultimate load and failure load are compared to evaluate the effects of FRPs on structural behavior of retrofitted beams. The results shows that little effects of FRPs on behavior of strengthened beams can be estimated and the fail modes are more influenced on structural behavior than that.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.47-53
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• 2009

탄소 섬유와 유리 섬유를 체적 비율 1 : 8.8로 조합하여 강성이 높은 탄소 섬유가 인장에 저항한 후 먼저 파단되고 그 후 유리 섬유가 인장에 저항하여 높은 연성을 발휘하도록 한 하이브리드 시트를 제작하고 시트 길이를 100, 200, 400 mm로 각각 다르게 하여 시트 길이에 따른 콘크리트와 하이브리드 시트 계면에서의 부착 특성에 대해 고찰하였다. 실험 결과, 시트의 유효 부착 길이는 100$\sim$200 mm 사이에서 존재하고, 시트의 콘크리트 계면에서의 효율적인 부착강도를 발휘하기 위해서는 150 mm 이상의 부착 길이가 확보되어야 하며, 콘크리트와 하이브리드 시트 계면에서의 부착강도는 대략 3.0 MPa이고 슬립량은 0.175 mm로 나타나는 것을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.239-247
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• 2008

철근콘크리트 휨 부재 보강에 자주 사용하는 탄소섬유 대신 탄소섬유 및 유리섬유 두 가지를 동시에 사용, 보강된 콘크리트 휨 부재의 강도 및 연성을 증진시키는 방안을 연구하였다. 두 가지 섬유의 혼합비가 적절한 경우, 탄소섬유가 선파단하고 보다 큰 변형 및 응력에서 유리섬유가 순차적으로 파단하는 소위 유사연성거동을 보일 수 있다. 본 연구에 사용된 두 가지 섬유가 유사연성거동을 보일 수 있는 이론적인 혼합비는 4.62 : 1 (체적비)로 나타났다. 두 가지 섬유로 보강한 무근콘크리트보의 휨 실험에서 탄소섬유 :유리섬유 = 6.8 : 1 이상인 경우 유사연성거동이 나타남을 확인하였다. 체적비 8.8 : 1의 유리섬유-탄소섬유 하이브리드 시트를 제작하고, 철근콘크리트보를 보강한 후 휨 실험을 수행하였다. 하이브리드 시트 1겹 및 2겹으로 보강한 보에서 모두 무보강 보에 비하여 강도가 증진하는 반면에, 연성이 유지되는 결과를 확인하였다. 하이브리드 시트를 사용하면 탄소섬유를 사용한 보강에 비하여 보다 경제적이면서 탄소섬유와 동등 이상의 강도 및 보다 우수한 연성을 나타내었다. 하이브리드 시트를 사용한 휨 부재 보강에서 한 가지 섬유만을 사용하는 기존의 설계 방법을 적용하여도 보수적인 설계가 가능하였다.

• Advances in concrete construction
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• 제6권6호
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• pp.645-658
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• 2018

Despite being one of the most abundantly used construction materials because of its exceptional properties, concrete is susceptible to deterioration and damage due to various factors particularly corrosion, improper loading, poor workmanship and design discrepancies, and as a result concrete structures require retrofitting and strengthening. In recent times, Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites have substituted the conventional techniques of retrofitting and strengthening of damaged concrete. Most of the research studies related to concrete strengthening using FRP have been performed on undamaged test specimens. This contribution presents the results of an experimental study in which concrete specimens were damaged by mechanical loading and elevated temperature in laboratory prior to application of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) sheets for strengthening. The test specimens prepared using concrete of target compressive strength of 28 MPa at 28 days were subjected to compressive and splitting tensile testing up to failure and the intact pieces of the failed specimens were collected for the purpose of repair. In order to induce damage as a result of elevated temperature, the concrete cylinders were subjected to $400^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ temperature for two hours duration. Concrete cylinders damaged under compressive and split tensile loads were re-cast using concrete and rich cement-sand mortar, respectively and then strengthened using CFRP wrap. Concrete cylinders damaged due to elevated temperature were also strengthened using CFRP wrap. Re-cast and strengthened concrete cylinders were tested in compression and splitting tension. The obtained results revealed that re-casting of specimens damaged by mechanical loadings using concrete & mortar, and then strengthened by single layer CFRP wrap exhibited strength even higher than their original values. In case of specimens damaged by elevated temperature, the results indicated that concrete strength is significantly dropped and strengthening using CFRP wrap made it possible to not only recover the lost strength but also resulted in concrete strength greater than the original value.

• Advances in concrete construction
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• 제5권5호
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• pp.539-561
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• 2017

In this study, the effects of initial damage of concrete columns on the post-repair performance of reinforced concrete (RC) columns strengthened with carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) composite are investigated experimentally. Four kinds of compression-damaged RC cylinders were reinforced using external CFRP composite wraps, and the stress-strain behavior of the composite/concrete system was investigated. These concrete cylinders were compressed to four pre-damaged states including low -level, medium -level, high -level and total damage states. The percentages of the stress levels of pre-damage were, respectively, 40, 60, 80, and 100% of that of the control RC cylinder. These damaged concrete cylinders simulate bridge piers or building columns subjected to different magnitudes of stress, or at various stages in long-term behavior. Experimental data, as well as a stress-strain model proposed for the behavior of damaged and undamaged concrete strengthened by external CFRP composite sheets are presented. The experimental data shows that external confinement of concrete by CFRP composite wrap significantly improves both compressive strength and ductility of concrete, though the improvement is inversely proportional to the initial degree of damage to the concrete. The failure modes of the composite/damaged concrete systems were examined to evaluate the benefit of this reinforcing methodology. Results predicted by the model showed very good agreement with those of the current experimental program.