본 연구는 최근 세계적으로 이상기후에 의하여 빈번히 발생하는 지진재해에 의한 주요시설물 피해저감 및 신속 복구에 대한 복합재료 적용에 관한 연구이다. 최근에 발생된 지진의 경우, 1차 지진에 의한 시설물 피해가 발생하고 이후 강력한 규모의 2차, 3차 여진이 지속적으로 발생하고 있다. 이에 대응하기 위하여 국외에서는 병원, 방송국 등과 같은 주요시설물의 초기 지진피해에 의한 피해와 손상을 신속히 응급복구하고 향후 2차 여진 및 관련 시설물에 대한 항구적인 보강대책을 제공할 수 있는 내진안전성 개선연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 기존 건설 재료인 콘크리트와 강재의 경우 실제 지진재해 발생 시 기존시설물의 손상에 따른 응급복구용 재료로써 구조체 제작 및 시공에 다소 애로사항이 많다는 점을 착안, 저 중량 고강도 및 시공이 상대적으로 용이한 복합재료를 이용, 응급복구용 구조체로 제작하여 활용하는 방안을 제안하였다. 본 연구에서는 자유로운 전단 변형을 일으키는 에너지 소산층을 두어 에너지를 흡수하는 에너지 흡수형 GFRP 내력패널의 역학적 알고리즘을 제시하고 2차원 해석모델링은 통하여 그 가능성을 검증하였다.

Concrete and steel has been used as the main material of structure from building and drainage pipe. However, many problems such as corrosion and rupture had occurred in the Water Supply and the Sewer System. Additionally, the government has invested big budget to Deteriorated pipe replacement and maintenance. Replacement of existing pipelines in order to solve these problems, GFRP pipe(glass fiber composite material pipes) is aspiring to replace the tube. GFRP has high strength, restore performance, durable and lightweight properties. However, high strength GFRP pipe is weak in buckling problem. This study is to analysis Optimization Design models for resisting bucking problem of GFRP pipes. Thus, various tests Changed the angle of Glass-Fiber-Reinforced Layer and the resin content of resin-mortar were performed for GFRP pipes to estimate material characteristics of GFRP in this study. Buckling analysis of composite structures under external uniform pressure was performed with the results obtained through test.

Recently, underground pipes are utilized in various fields of applications such as sewer lines, drain lines, water mains, gas lines, telephone and electrical conduits, culverts, oil lines, etc. Most of pipes are installed for long-term purposes and they should be safely installed in consideration of installation conditions because there are unexpected various terrestrial loading conditions. In this paper, we present the result of investigation pertaining to the structural behavior of glass fiber reinforced thermosetting polymer plastic (GFRP) flexible pipes buried underground. The mechanical properties of the GFRP flexible pipes produced in the domestic manufacturer are determined and the results are reported in this paper. In addition, ring deflection is measured by the field tests and the finite element analysis (FEA) is also conducted to simulate the structural behavior of GFRP pipes buried underground. From the field test results, we predicted long-term, up to 50 years, ring deflection of GFRP pipes buried underground based on the method suggested by the existing literature. It was found that the GFRP flexible pipe to be used for cooling water intake system in the nuclear power plant is appropriate because 5% ring deflection limitation for 50 years could be satisfied.

This paper describes an evaluation of the in-service structural performance of a glass fiber-reinforced polymer (GFRP) slab bridge. This first all-GFRP slab bridge was installed in Korea on May 2002. The GFRP slab bridge is a simply supported, its length is 10.0 m, and is designed to carry two-lane traffic and has an overall width of 8.0m. The GFRP slab bridge is a sandwich structure with a corrugated core, fabricated by hand lay-up process with E-glass fibers and vinyl ester resins. The assessment of in-service performance for the GFRP slab bridge in 2004, 2011 includes a field load testing identical to that performed in 2002. The assessment indicates that the GFRP slab bridge has no structural problems and is structurally performing well in-service as expected.

본 논문은 노후교량바닥판 대체용으로서 하이브리드 GFRP-강재 바닥판의 휨거동을 구조적 거동특성을 기술하고 있 다. 하이브리드 GFRP-강재 바닥판의 구조적 특성을 조사하기 위해 정적하중의 실험적 연구를 수행하였다. 하이브 리드 바닥판의 파괴모드는 초기항복을 지나서 연성거동을 나타내었다. 결과는 유한요소프로그램 ANSYS의 값과 비 교하였다. 제안된 하이브리드 바닥판이 교량적용에 유용함을 확인하였다. 하이브리드 바닥판의 두께는 유사한 휨 강성을 갖는 완전복합신소재 바닥판께와 비교하였을 때 감소될 수 있었다.

This study investigates impact damage behavior of a reinforced concrete structure that undergoes both a shock impulsive loading and an impact loading due to the air blast induced from an explosion is performed. Firstly, a pair of multiple loadings are selected from the scenario that an imaginary explosion accident is assumed. The rectangular RC walls strengthened with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) are considered as a scheme for retrofitting rectangular RC wall structures subjected to multiple explosive loadings and then the evaluation of the resistant performance against them is presented in comparison with the result of the evaluation of a rectangular RC wall without retrofit. Also, in order to derive the result of the analysis similar to that of real explosion experiments, which require the vast investment and expense for facilities, the constitutive equation and the equation of state (EOS) which can describe the real impact and shock phenomena accurately are included with them. In addition, the numerical simulations of two rectangular RC walls are achieved using AUTODYN-3D, an explicit analysis program, in order to prove the retrofit performance of a GFRP-strengthened rectangular RC wall.

This paper presents the flexural behavior of a hybrid Glass Fiber-Reinforced Polymer(GFRP)-steel decks for use in deteriorated bridge decks replacement. Static load tests were conducted to investigate the structural characteristics of the hybrid FRP-steel deck. The tested deck panel satisfied the design criteria. The failure mode of the hybrid deck was demonstrated ductility with deformation beyond initial yielding. The responses were compared with the ANSYS finite element predictions. It was found that the presented hybrid deck was efficient for use in bridges. The thickness of the hybrid deck may be decreased when compared to that of the all FRP deck with similar flexural rigidity.

본 연구에서는 노후교량 바닥판 대체용으로 단품(Modular) GFRP 바닥판 구조에 대한 거동분석을 실험을 통행 실시 하였다. 그 바닥판의 성능평가로서 축소모형(1/5)의 시험편 3개에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 시험편은 박스튜 브를 갖는 샌드위치 판이다. 교량바닥판의 구성재료는 유리섬유와 에폭시 레진이다. 모든 시험편에 대한 실험결과 로서 최대강도, 강성 및 변형능력으로 나타내었다. 실험적 결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 하여 비 교하였다.

It is necessary to develop new methods to prevent catastrophic failure of structural material in order to avoid accidents and conserve natural and energy resources. Design of intelligent materials with a self-diagnosing function to prevent fatal fracture of structural materials was achieved by smart composites consisting of carbon fiber tows or carbon powders with a small value of ultimate elongation and glass fiber tows with a large value of ultimate elongation. The changes in electrical resistance of CF-GFRP/GFRP (carbon fiber and glass fiber-reinforced plastics/glass fiber-reinforced plastics) composites increased abruptly with increasing strain, and a tremendous change was seen at the transition point where carbon fiber tows were broken. Therefore, the composites were not to monitor damage from the early stage. On the other hand, the change in electrical resistance of CP-GFRP/GFRP (carbon powder dispersed in glass fiber-reinforced plastics/glass fiber-reinforced plastics) composites increased almost linearly in proportion to strain. CP-GFRP/GFRP composites are superior to CF-GFRP/GFRP composites in terms of their capability to monitor damage by measuring change in electrical resistance from the early stage of damage. However, the former was inferior to the latter as an application because of the difficulties of mass production and high cost. A method based on monitoring damage by measuring changes in the electrical resistance of structural materials is promising for improved reliability of the material.

유한요소해석을 통하여，지중 매설된 GFRP 관로의 거동과 좌굴안정성을 분석하였 다. GFRP 관로에 토압과 차량하 중과 같은 외압만이 작용하는 경우와，외압과 함께 수압이 내압으로 작용하는 경우에 대해 해 석을 수행하였으며，해석 대상 관로는 현재 생산되는 GFRP 관로로 한정 하고，응력과 변위，좌굴강도를 검토하였다. 또한，관로 연결 플 랜지 의 웅력집중 현상을 저감하기 위하여 형상을 개 선시 킨 플 랜지 에 대해 해석을 수챙하였다. 연결부 목 부위의 최대 웅력을 검토하기 위한 캔틸레버 모델과，지중 매설시의 모델 두 가지 에 대해 해석을 수행하여 웅력을 검토하였다. 해석 결과 지중 매설된 GFRP 관로에 외압이 작용하는 경우와 좌굴에 대해서는 안전하였으며，개선된 플랜지의 웅력 집중도 상당히 저감되었음을 확인 할 수 있었다.

본 연구는 도로안전 시설물의 풍하중에 의한 손상발생 사례를 토대로 현행 도로안전 시설물의 구조적 휨 성능을 평가하고 이에 대한 부재별 휨 성능개선을 위한 연구이다. 본 연구의 대상구조물로는 대표적인 도로안전시설물이며 풍하중에 대한 선행 피해사례가 밝혀진 방음벽 지주프레임을 대상으로 고려하였으며 이들 지주프레임의 휨 구조성능 및 형상설계에 대한 평가를 우선적으로 수행하였다. 본 연구평가 결과에서 나타난 현행 보강재의 구조적 성능을 토대로 중량 대비 구조적 강성이 우수한 유리섬유 강화플라스틱 (GFRP)을 활용하여 다양한 보강 형태에 따른 성능개선방법을 해석 및 실험적 연구를 통하여 수행하였다. 그 결과 효율적 성능개선을 위한 GFRP 적용방법의 경우 구조적, 시공적 측면에서 효율적인 것으로 평가되었고 자체적인 형상단면 최적설계를 통한 개선방법도 성능보강에 효과적인 것으로 해석적으로 평가되었다. 본 연구에서 적용된 GFRP 단면보강 및 최적형상설계 연구는 향후 노후 도로안전 시설물의 풍하중 또는 태풍으로 인한 피해예방을 위한 기초자료로서 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

유리섬유강화 폴리에스터(GFRP) 복합소재는 가볍고 내구성이 뛰어나 강재, 콘크리트, 나무 등과 같은 기존의 구조 재료들을 대체할 수 있는 재료로 최근 각광 받고 있다. GFRP 복합소재 데크를 조립하여 아치가교를 만들면 짧은 시간에 시공이 가능하고 복합소재 데크의 재사용이 가능할 수 있다. 이 논문에서는 쉽게 조립할 수 있는 수직결구식 복합소재 데크를 활용한 아치가교 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위해 몇 가지 가능한 아치가교의 유형을 제안하고 이를 유한요소해석을 통해 검증한다.

The value of the mode I interlamina fracture toughness, GIC, is calculated by experimental compliance method, modified compliance method and beam theory. The value of the mode II interlamina fracture toughness, GIC, is evaluated by beam method, theory beam theory and compliance method. This paper describes the effect of load pint displacement rate and speicimen geometries for mode I and II interlaminar fracture toughness of glass fiber reinforced plastic composites by using double cantilever beam (DCB) and end notched flexure (ENF) specimen. For the load point displacement rate of increases whereas the value of 2,6 and 10 mm/min the value of GIC decrease as load point displacement rate increases whereas the value of GIC is found to be no significant effect. The value of GIC decreases as initial crack length increases. The fractured surface of the DCB and ENF samples are examined by scanning electron microscopy (SEM).

유리섬유보강 플라스틱관의 좌굴해석을 하기위해 3차원의 유한 요소해석을 실시하였다. 비적합변위모드와 가정된 전단변형도장을 이용하여 각 절점에서 3개의 절점변위와 2개의 회전변위를 갖는 개선된 감절점 쉘요소를 사용하여 적측두께와 섬유배향각도에 따른 좌굴하중을 산정하였다. 해석결과, 섬유배향을 2, 4, 6, 8층까지 0.deg./90.deg. 교대로 적층시킨 경우, 적층수가 증가함에 따라 좌굴하중이 커지면서 Coupling stiffness가 변함을 알 수 있다.

내압을 받는 섬유강화 복합적층 파이프 구조를 해석하기 우해 감절점 원통형 쉘 유한요소를 이용하였다. 이요소는 lockintg현상을 제거하고, 수렴성을 개선하기 위해 감차적분기법, 변위형의 추가, 가정된 전단 변형 도장을 사용한 9절점의 3차원 쉘 유한요소이다. 이 유한요소를 이용하여 여러개의 예제를 해석하고, 결과를 이론식 및 다른 구조해석 프로그램과 비교하였다. 비교결과 유한요소의 수렴도 양호하였고, 섬유강과 복합적층 파이프 구조의 섬유 배향 각도를 증가시킴에 따라 파이프의 처짐은 감소하면서 파이프의 강성이 증가함을 알 수 있고 이는 또한 90.deg.적층 각도가 내압을 받는 파이프 구조의 hoop tension을 유효하게 받을 수 있음을 보여주고 있다.

일반적으로 복합재료 적층원통관의 강도와 강성은 세장모수, coupling 강성모수, 섬유배향각, 적층방법, 그리고 적층수 등의 변동성에 매우 민감하게 변화한다. 본 논문에서는 복합재료 적층원통관의 합리적인 신뢰성해석을 수행할 수 있는 강도 및 좌굴한계상태함수를 제안하고, 전술한 인자들이 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 미치는 영향을 고찰하였다. 이들은 복합재료 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 매우 다양하고 복합적인 영향을 미치기 때문에 최적설계기법이나 설계규준의 개발등을 통하여 설계관련 인자들을 설계에 합리적으로 반영하므로서 실무에서 균형설계(Balanced Design)를 위한 일관성 있는 안전도/신뢰도의 확보가 가능하다고 사료된다.