• 콘크리트학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.595-602
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• 2007

최근 CFRP (탄소섬유보강폴리머) 보강재를 이용한 콘크리트 구조물 보강이 교량 및 건축물 등에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 교각 두부 보강에 프리스트레스가 도입된 표면매립 CFRP를 적용하였다. 적용된 공법의 효율성을 검증하기 위해 7개의 실험체를 제작하였으며, 기준 실험체, 외부 강선 보강 실험체, 탄소판 보강 실험체, 탄소 바 보강 실험체로 구성되어 있다. 보강재의 종류, 프리스트레스력의 크기를 실험 변수로 두어 실험을 하였으며, 실험 결과 프리스트레스가 도입된 표면매립 CFRP 보강 실험체의 극한강도가 기준 실험체에 비해 약 $20{\sim}33%$ 증가하는 것으로 나타났다. 또한 동일한 프리스트레스 도입량을 갖는 프리스트레스가 도입된 표면매립 CFRP 보강 실험체와 외부강선보강 실험체는 극한하중이 유사한 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1997년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.308-314
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• 1997

Shrinkage and creep are the fundamental properties of concrete. These long term deformations can be seen as bothersome(increased deflection) or can be seen as reduction of compressive stress of prestressed concrete. Steel fibers advance the mechanical properties of concrete:tensile strength, ductility, flexural strength, fracture toughness, and post-cracking resistance, etc...Silica fume is pozzolanic material which combines with hydrated lime to generate silicate materials which increase the compressive strength and reduce somewhat the creep of concrete. This paper is the result of the long-term deformation by silica fume and steel fibers with varying percentages.

• Steel and Composite Structures
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• 제16권5호
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• pp.491-506
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• 2014

Buckling-restrained braces (BRBs) have excellent hysteretic behavior while buckling-restrained braced frames (BRBFs) are susceptible to residual lateral deformations. To address this drawback, a novel self-centering (SC) BRB with Basalt fiber reinforced polymer (BFRP) composite tendons is presented in this work. The configuration and mechanics of proposed BFRP-SC-BRBs are first discussed. Then an 1840-mm-long BFRP-SC-BRB specimen is fabricated and tested to verify its hysteric and self-centering performance. The tested specimen has an expected flag-shaped hysteresis character, showing a distinct self-centering tendency. During the test, the residual deformation of the specimen is only about 0.6 mm. The gap between anchorage plates and welding ends of bracing tubes performs as expected with the maximum opening value 6 mm when brace is in compression. The OpenSEES software is employed to conduct numerical analysis. Experiment results are used to validate the modeling methodology. Then the proposed numerical model is used to evaluate the influence of initial prestress, tendon diameter and core plate thickness on the performance of BFRP-SC-BRBs. Results show that both the increase of initial prestress and tendon diameters can obviously improve the self-centering effect of BFRP-SC-BRBs. With the increase of core plate thickness, the energy dissipation is improved while the residual deformation is generated when the core plate strength exceeds initial prestress force.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권6호
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• pp.727-736
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• 2017

The application of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) in steel structures primarily includes two categories, i.e., the bond-critical application and the contact-critical application. Debonding failure and buckling failure are the main failure modes for these two applications. Conventional electrometric techniques may not provide precise results because of the limitations associated with single-point contact measurements. A nondestructive full-field measurement technique is a valuable alternative to conventional methods. In this study, the digital image correlation (DIC) technique was adopted to investigate the bond behavior and buckling behavior of CFRP-steel composite members. The CFRP-to-steel bonded joint and the CFRP-strengthened square hollow section (SHS) steel column were tested to verify the suitability of the DIC technique. The stereo-DIC technique was utilized to measure continuous deformation. The bond-slip relationship of the CFRP-to-steel interface was derived using the DIC data. Additionally, a multi-camera DIC system consisting of four stereo-DIC subsystems was proposed and applied to the compressive test of CFRP-strengthened SHS steel column. The precise buckling location and CFRP delamination of the CFRP-strengthened SHS steel column were identified. The experimental results confirm that the stereo-DIC technique can provide effective measurements for investigating the behaviors of CFRP-steel composite members.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제5권4호
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• pp.355-368
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• 1997

Fiber reinforced plastic (FRP) rods are used as reinforcement (prestressed or not) to concrete. FRP composites can also be combined with steel to form hybrid reinforcing rods that take advantage of the properties of both materials. In order to effectively utilize these rods, their bond behavior with concrete must be understood. The objective of this study is to characterize and model the bond behavior of hybrid FRP rods made with epoxy-impregnated aramid or poly-vinyl alcohol FRP skins directly braided onto a steel core. The model closely examines the split failure of the concrete by quantifying the relationship between slip of the rods resulting transverse stress field in concrete. The model is used to derive coefficients of friction for these rods and, from these, their development length requirements. More testing is needed to confirm this model, but in the interim, it may serve as a design aide, allowing intelligent decisions regarding concrete cover and development length. As such, this model has helped to explain and predict some experimental data from concentric pull-out tests of hybrid FRP rods.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.1045-1048
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• 2008

일반적으로 FRP는 인장응력 하에서 취성적 경향을 나타낸다. FRP 긴장재가 적용된 콘크리트 보는 강재긴장재롤 사용한 프리스트레스트 콘크리트보에 견주어 제한된 연성을 지님으로써 바람직하지 않은 휨거동을 나타낸다. FRP 긴장재를 비부착시켜 부재 내에서 발생되는 FRP 긴장재의 변형률을 완화시킴으로써 부분적으로 휨 거동의 향상을 달성할 수 있음이 실험을 통하여 관찰되었다. 비부착된 FRP 프리스트레스트 콘크리트보의 전반적인 휨 거동뿐만 아니라 구조설계 시 휨 거동의 향상 정도를 평가하고 적용하기 위한 휨내력을 예측하기 위한 적당한 실용적 모델이 요구된다. 이 연구에서는 비부착된 FRP 긴장재를 사용한 프리스트레스트 콘크리트보의 극한시 휨 내력 및 곡률 분포를 나타낼 수 있는 이론 모델을 기술하였다. 비선형컴퓨터해석과 이론모델에 의한 비부착된 프리스트레스트 콘크리트보의 휨 강도예측은 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.697-704
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• 2008

이 논문은 외부 강선으로 보강된 PSC 교량의 시공단계가 고려된 비선형거동 예측을 위한 연구이다. 해석시 비부착 텐던 요소와 유연도법에 근거한 보-기둥 요소를 사용하였다. 비부착 텐던 모델은 PSC 구조물의 콘크리트내의 텐던의 거동을 모사하며 포스트텐션 (posttensioned) 구조물의 프리스트레싱력과 전달을 효율적으로 모사할 수 있다. 이 모델은 여러 절점과 세그먼트로 구성되며 PSC 구조물내의 같은 위치의 텐던을 하나의 텐던 요소로 모사할 수 있다. 보-기둥 요소는 분산균열 개념에 기초한 철근콘크리트 비선형 재료모델을 포함하고 있다. 유연도법에 근거하여 유도된 보-기둥 요소의 각각의 파이버는 콘크리트와 철근의 일축 거동을 모사한다. 보-기둥요소와 비부착 텐던 요소는 RC 및 PSC 구조물의 상세 비선형해석을 수행할 수 있는 RCAHEST (reinforce concrete analysis in higher evaluation system technology)에 이식하였다. 외부 강선으로 보강된 PSC 구조물에 대한 수치기법은 신뢰성 있는 실험 결과와 비교하여 검증하였다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제18권1E호
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• pp.29-34
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• 2006

Elastic modulus, tensile and bond capacities are important factors for developing an effective reinforcing action of a flexural member as a reinforcing material for concrete structures. Reinforcement must have enough bond capacity to prevent the relative slip between concrete and reinforcement. This paper presents an experimental study to clarify the bond capacity of prestressed carbon fiber reinforced polymer(CFRP) rod manufactured by an automatic assembly robot. The bond characteristics of CFRP rods with different pitch of helical wrapping were analyzed experimentally. As the result, all types of CFRP rods show a high initial stiffness and good ductility. The mechanical properties of helical wrapping of the CFRP rods have an important effect on the bond of these rods to concrete after the bond stress reached the yield point. The stress-slip relationship analyzed from the pull-out test of embedded cables within concrete was linear up to maximum bond capacity. The deformation within the range of maximum force seems very low and was reached after approximately 1 mm. The average bond capacity of CF20, CF30 and CF40 was about 12.06 MPa, 12.68 MPa and 12.30 MPa, respectively. It was found that helical wrapping was sufficient to yield bond strengths comparable to that of steel bars.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.737-742
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• 2006

1960년대 내부식성이 뛰어난 FRP가 개발되면서 FRP를 이용하여 콘크리트 구조물을 보강하는 방법은 전 세계적으로 광범위하게 사용되었다. 그리고, FRP의 재료적 성능을 최대한 발휘할 수 있는 것으로 FRP에 긴장력을 가하는 방법이 새롭게 대두 되었다. 본 연구에서는 실험 변수를 긴장재의 종류, 긴장력으로 하여 RC보를 표면매립공법으로 보강하여 휨성능 향상에 대한 실험을 실시하였다. 실험 결과 긴장력의 증가에 따라 균열하중 및 항복하중이 표준실험체에 비해 증가하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.279-286
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• 2011

FRP 긴장재는 PS 강연선의 부식 문제를 해결하기 위한 대안으로써 사용될 수 있으며, FRP 긴장재의 재료특성(부착강도, 인장강도, 전달길이 등)은 구조물에 적용하기 위해서 결정되어야 한다. 재료특성 중에 부착은 FRP 긴장재로 긴장된 PSC 구조물에 적용하기 위해 명확하게 요구되어야 한다. 이 연구는 다양한 표면형상을 갖는 FRP 보강재의 부착특성을 연구하였다. 콘크리트의 철근과 강연선 대신에 사용되는 FRP 재료의 부착특성을 결정하기 위해 CAN/CSA S806-02에서 제안된 직접인발 시험을 수행하였다. 강연선, 이형 철근, 6가지 다른 표면 형상을 갖는 탄소 또는 유리섬유 FRP 보강재에 대하여 총 40개의 시편이 제작되었다. 부착실험 결과 각 실험체의 다양한 부착응력-슬립 곡선을 나타냈고, 국내에서 제작된 CFRP 긴장재의 부착특성과 비교하였다.