• Structural Engineering and Mechanics
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• 제13권1호
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• pp.75-90
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• 2002

Many existing concrete structures suffer from low quality of concrete and inadequate confinement reinforcement. These deficiencies cause low strength and ductility. Wrapping concrete by carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite sheets enhances compressive strength and deformability. In this study, the effects of the thickness of the CFRP composite wraps on the behavior of concrete are investigated experimentally. Both monotonic and repeated compressive loads are considered during the tests, which are carried out on strengthened undamaged specimens, as well as the specimens, which were tested and damaged priorly and strengthened after repairing. The experimental data shows that, external confinement of concrete by CFRP composite sheets improves both compressive strength and deformability of concrete significantly as a function of the thickness of the CFRP composite wraps around concrete. Empirical equations are also proposed for compressive strength and ultimate axial deformation of FRP composite wrapped concrete. Test results available in the literature, as well as the experimental results presented in this paper, are compared with the analytical results predicted by the proposed equations.

• Steel and Composite Structures
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• 제14권5호
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• pp.453-472
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• 2013

This paper presents the structural behavior of CFRP (carbon fiber reinforced polymer) strengthened CFT (concrete-filled steel tubes) columns under axial loads. Circular and square specimens were selected to investigate the retrofitting effects of CFRP sheet on CFT columns. Test parameters are cross section of CFT, D/t (B/t) ratios, and the number of CFRP layers. The load and ductility capacities were evaluated for each specimen. Structural behavior comparisons of circular and rectangular section will be represented in the experimental result discussion section. Finally, ultimate load formula of CFRP strengthened CFT will be proposed to calculate the ultimate strength of CFRP strengthened circular CFT. The prediction values are in good agreement with the test results obtained in this study and in the literature.

• Advances in concrete construction
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• 제4권4호
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• pp.319-332
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• 2016

In most cases strengthening reinforced concrete columns exposed to high strain rate is to be expected especially within weak designed structures. A special type of loading is instantaneous loading. Rapid loading can be observed in structural columns exposed to axial loads (e.g., caused by the weight of the upper floors during a vertical earthquake and loads caused by damage and collapse of upper floors and pillars of bridges).Subsequently, this study examines the behavior of reinforced concrete columns under rapid loading so as to understand patterns of failure mechanism, failure capacity and strain rate using finite element code. And examines the behavior of reinforced concrete columns at different support conditions and various loading rate, where the concrete columns were reinforced using various counts of FRP (Fiber Reinforcement Polymer) layers with different lengths. The results were compared against other experimental outcomes and the CEB-FIP formula code for considering the dynamic strength increasing factor for concrete materials. This study reveals that the finite element behavior and failure mode, where the results show that the bearing capacity increased with increasing the loading rate. CFRP layers increased the bearing capacity by 20% and also increased the strain capacity by 50% through confining the concrete.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.861-872
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• 2008

콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브는 좋은 내구성과 심한 부식환경에서 견딜 수 있는 높은 화학적인 저항성으로 인해서 해양구조물에서 종종 사용된다. 이 연구는 원형 콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브에 대한 다양한 실험을 수행하고 결과를 분석한다. 유리섬유 직포 수적층, 필라멘트 와인딩 적층을 압축을 받는 관의 바깥 튜브로 사용하는 경우에 고려해야 하는 몇 가지 측면을 실험 분석한다. 이 연구의 목적은 다음과 같다: (1) 유리섬유 층의 필라멘트 와인딩 각도의 효율성 검증 (2) GFRP 적층수가 강도 및 최고 변형률에 미치는 영향 평가 (3) 단부 재하조건이 구속효과 및 파괴양상에 미치는 영향 파악, 그리고 (4) 구속 상태에서 콘크리트의 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 제시이다. 세 가지 서로 다른 종류의 섬유 구성이 사용되었다: 직포층, ${\pm}45^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층, 그리고 ${\pm}85^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층. 각 층은 독립적으로 혹은 복합적으로 함께 사용되었다. 시편의 비 및 지름이 서로 다른 경우도 실험하였다. 총 27개의 GFRP 튜브 시편을 이용해서 인장 실험을 수행하였고, 66개의 콘크리트충전 GFRP튜브 시편을 이용해서 압축 실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 구속상태의 콘크리트 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 및 영향계수를 제시하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.49-52
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• 2008

유리섬유를 사용한 섬유강화복합체(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것으로 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판을 제작하여 GFRP 보강근의 보강비에 따른 거동을 관찰하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능 및 처짐 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.719-727
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• 2008

GFRP 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것이다. 대상 실험체는 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판이다. 실험변수는 보강근 종류(철근, GFRP 보강근)와 보강비로 총 3개의 바닥판을 제작하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능, 처짐 및 균열 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.59-65
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• 2014

대부분의 에너지는 전세계적으로 제한되어 있는 석유, 석탄, 천연가스 등 주로 화석연료로부터 얻어지고 있다. 최근, 고유가, 석유자원의 고갈, 기후변화 등이 신재생에너지를 포함한 비화석 연료가 세계적으로 주목을 받고 있는 이유 중의 하나이다. 이 연구에서는 고비강성 및 비강도, 고내부식성 및 내화학성 등을 장점으로 갖고 있는 펄트루젼 FRP(PFRP)를 사용하였다. 따라서 부유식 구조물의 설계와 시공을 위해서는 PFRP 재료가 우선적으로 선택될 수 있다. 추적식 수상 태양광발전 구조물의 설계는 유한요소해석 결과를 사용하여 수행되었으며, 구조물은 조립되어 수상에 설치되었다. 구조물을 설치하기 전에 안전성 문제를 유한요소법을 사용하여 검토하였으며, 그 결과 설계, 제작, 시공된 구조물은 외적으로 작용된 하중을 지지하는데 충분히 안전함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.85-94
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• 2016

이 연구에서는 철근콘크리트 구조물 보강의 결합재로서 기존의 에폭시 재료가 가지는 한계를 극복하기 위하여 개발된 실라놀기를 이용한 친수성 화학 그라우트재(hydrophilic chemical grout using silanol, HCGS)를 소개하고 FRP 시트 보강공법을 적용한 슬래브 부재의 휨 실험을 수행하였다. 보강공법이 적용되지 않은 기준실험체, 슬래브와 FRP 시트를 기존의 에폭시로 부착한 실험체, 그리고 HCGS를 적용하여 시트를 부착한 실험체를 각 1개씩 총 3개의 슬래브에 대한 실험연구를 수행하였다. 또한, FRP 시트로 휨 보강된 슬래브 부재의 해석에 적합하도록 계면 수평전단력을 고려할 수 있는 휨 거동 해석모델을 개발하였다. 해석모델로 실험체들의 거동을 평가한 결과, 보강 실험체들은 휨 파괴 시점 전까지 완전합성에 매우 근접한 거동을 나타내는 것으로 평가되었으며, 특히, HCGS를 적용한 보강 실험체는 기존 에폭시의 한계를 극복하는 특성을 가지면서도 에폭시를 적용한 실험체와 유사한 휨 보강 성능을 나타내었다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제4권5호
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• pp.515-528
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• 2017

Since composite structures are widely used in structural engineering, delamination in such structures is an important issue of research. Delamination is one of a principal cause of failure in composites. In This study the electrical potential (EP) technique is applied to detect and locate delamination in basalt fiber reinforced polymer (FRP) laminate composite pipe by using electrical capacitance sensor (ECS). The proposed EP method is able to identify and localize hidden delamination inside composite layers without overlapping with other method data accumulated to achieve an overall identification of the delamination location/size in a composite, with high accuracy, easy and low-cost. Twelve electrodes are mounted on the outer surface of the pipe. Afterwards, the delamination is introduced into between the three layers (0º/90º/0º)s laminates pipe, split into twelve scenarios. The dielectric properties change in basalt FRP pipe is measured before and after delamination occurred using arrays of electrical contacts and the variation in capacitance values, capacitance change and node potential distribution are analyzed. Using these changes in electrical potential due to delamination, a finite element simulation model for delamination location/size detection is generated by ANSYS and MATLAB, which are combined to simulate sensor characteristic. Response surfaces method (RSM) are adopted as a tool for solving inverse problems to estimate delamination location/size from the measured electrical potential changes of all segments between electrodes. The results show good convergence between the finite element model (FEM) and estimated results. Also the results indicate that the proposed method successfully assesses the delamination location/size for basalt FRP laminate composite pipes. The illustrated results are in excellent agreement with the experimental results available in the literature, thus validating the accuracy and reliability of the proposed technique.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.73-83
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• 2006

본 논문에서는 내구성과 수명을 획기적으로 향상시키기 위해 제3세대 건설재료인 섬유강화 플라스틱(FRP) 소재로 제작된 사각형 중공 교량 바닥판의 파괴모드를 실험과 해석을 통해 분석하였다. 재하시험 결과 바닥판의 강축방향의 거동은 파괴 직전까지도 거의 선형탄성적으로 거동한 반면, 약축방향의 거동은 재하초기부터 작은 하중하에서도 큰 비선형성을 보였다. 이 약축방향 비선형성의 원인은 웨브와 플랜지 연결부의 불완전한 일체거동으로 인한 소성거동 때문인 것으로 판단된다. 웨브와 플랜지의 연결부에 소성힌지를 도입한 간단한 구조모델을 이용하여 이를 확인하였다. 접착부의 박리 파괴 가능성도 검토하였으나 이는 대상 중공바닥판의 약축방향 파괴에 직접적으로 관여하는 것은 아닌 것으로 판단된다 약축방향의 구조거동을 개선시키기 위한 방안으로 내부를 폼으로 충전하는 방법을 제시하였으며 그 가능성을 구조해석을 통해 확인하였다.