GFRP 보강근은 콘크리트의 알칼리성분에 의해 손상 받을 수 있다. 본 논문은 이형 GFRP 보강근의 알칼리에 대한 내구성을증진시키기 위한 방법에 대한 실험적 연구이다. 기존 개발된 이형 GFRP 보강근의 표면물질에 삽입되는 초단유리섬유는 콘크리트와의 부착성능을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 초단 알칼리저항섬유(AR-glass)와 E-glass 섬유를 표면이형의 구성물질로 활용하였을 때, 보강근의 내구성능에 미치는 영향을 흡습시험과 ISS 실험을 통하여 규명하고자 하였다. 혹독한 실내실험조건을 위하여 40℃의 온도가 적용되었다. 실험결과, 표면성형을 위한 레진과의 합성물로써, E-glass와 AR-glass 를 사용하였을 때, 내구성능에 큰 차이는 없는 것을 확인하였다. 오히려, 레진과 섬유의 혼합비가 작업성과 성형성에 영향을 미치고, 이것이 표면 이형부에 공극을 만들게 됨으로써, 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서, 장기적인 내구성능 확보를 위해서 혼입률의 결정에 주의를 기울여야 한다.

연속보를 대상으로 한 재료비선형 전달행렬법을 제시하였으며, Gauss-Lobatto 적분법을 사용하여 보의 강성행렬로부터 전달행렬을 도출한다. 전달행렬법에서는 유한요소해석법과는 달리 각 절점의 자유도 수에 상관없이 일정한 미지값만을 가지게 되므로 선형해석뿐만 아니라 비선형해석에서도 빠른 연산속도를 보인다. 연속보에 대한 비선형 해석의 적용 예를 통한 비교 결과, 재료비선형 전달행렬법이 변위-모멘트, 변위-하중, 곡률-모멘트의 관계에서 유한요소해석법에 비해 효율적인 것으로 평가되었다.

기존의 철근 콘크리트 구조물에서 나타나는, 극한 환경하에서의 철근의 부식 문제 때문에 GFRP 보강근으로 철근을 대체하고 있다. 최근 들어 GFRP를 보강근으로 사용한 보의 성능에 대한 해석적, 실험적 연구가 지속적으로 행해지고 있지만 아직 철근 콘크리트 보의 연구에 대한 수에 비하여 이에 대한 연구 결과는 매우 적어 신뢰성을 얻기 힘든 상황이다. 이에 본 연구에서는 겹침이음된 GFRP 보강근을 보에 적용하여 모멘트-처짐 관계에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험변수는 GFRP의 보강비와 피복 두께에 대한 것으로 총 6개의 GFRP 보강 콘크리트 보의 실험체가 제작되었다. 모든 실험체는4000mm의 스팬을 가지고 있으며 12.7mm의 지름을 가지는 GFRP 보강근을 사용하였다. 보강근이 겹침이음된 부분에 일정한모멘트가 작용하게 하기 위해 2점 가력 방식을 사용하였다. 실험 결과 보강근비의 증가에 따라 극한 하중의 크기가 증가하였다. 파괴 모드는 보강근비에 따라 매우 민감하게 변화하였으며 피복 두께는 인장측의 콘크리트의 탈락에 의해 최대 강도와 처짐량을 결정하는 요인이 되는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 전단보강근 비율이 다양한 철근콘크리트 보에 대하여 가열시간을 각각 달리한 후 그 구조성능변화를 실험적으로 연구하였다. 또한 기존의 기준에서 적용하고 있는 부재의 내력산정방법에 대한 검증을 통하여 화재손상된 철근콘크리트 강도예측을 위한 자료를 제공하고자 한다. 이를 위하여 9개의 철근콘크리트 보를 제작하여 표준가열곡선에 따라 가열로에서 가열시험을 실시하고, 이들 손상된 보에 대한 파괴실험을 통하여 구조성능의 변화를 관찰하였다. 또한 부재와 동일한 피복을 가진 철근에 대하여 가열후 철근강도변화를 관찰하여 가열에 따른 철근의 물성변화를 파악하였다. ACI기준과 Eurocode 기준을 분석하고 실험결과와의 비교를 통하여 화재손상된 RC부재의 구조성능변화를 평가하였다. 연구결과, 1시간과 2시간 가열된 실험체가 무가열실험체들에 비하여 매우 취성적인 파괴양상을 보였고, 이러한 양상은 전단보강근비가 작아질수록 그리고 가열시간이 증가할 수록 심하게 나타났으며, 화재에 의한 재료손상의 정확한 예측이 가능할 경우, 부재의 구조성능변화는 충분히 평가가능한 것으로 나타났다.

본 연구는 표준실험체인 전단보강근이 없는 철근콘크리트 보(SSS)와 전단보강근이 있는 철근콘크리트 보(BSS), 성능개선실험체로는 전단보강근이 없는 철근콘크리트 보에 고로슬래그미분말을 혼입한 고인성섬유 복합모르타르를 타설한 실험체(SHF시리즈, SHFSC시리즈)로 총 11개의 실험체를 축소 제작하여 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 얻어진 결과를 비교․분석하여 하중-변위, 파괴형태, 최대내력, 전단응력 등을 규명함으로써 구조성능의 개선정도를 평가하였다. 고로슬래그미분말을 혼입한 고인성섬유 복합모르타르를 이용한 철근콘크리트 보 실험체(SHF시리즈, SHFSC시리즈)의 경우 전단보강근이 없는 표준실험체(SSS)보다 전단응력은 각각 26%, 28%, 연성능력은 각각 5.27, 5.75배 증가하는 결과를 나타내었다. 또한, 충분한 연성적인 거동과 안정적인 휨인장 파괴를 나타내었다.

철근콘크리트 보의 휨 및 전단파괴 예측을 위한 철근콘크리트 부재의 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 다축구속응력 하에서의 콘크리트의 연성거동을 보다 정확히 예측하기 위해 변형률 공간에서의 콘크리트 파괴기준을 제시하였다. 3축하에서의 콘크리트 균열거동을 위해 균열발생 후 인장연화거동, 골재맞물림 및 다우얼효과를 고려한 균열면 전단전달특성을 고려토록 하였다. 휨 및 전단 파괴 양상을 갖는 보 시험체와의 비교 연구를 통하여 본 유한요소 모델은 저보강보의 연성 휨 파괴 뿐만 아니라 전단보강되지 않은 철근콘크리트 보의 취성 전단 파괴 양상을 갖는 부재의 거동 예측에도 유효한 것으로 판단되었다.

콘크리트 구조물의 FRP를 이용한 보수보강 시 유기계 접착제인 에폭시 수지를 활용한 부착 공법이 일반적으로 사용되고 있으나 터널이나 하수박스 같은 습기가 많은 지역에서는 부착력이 발현되지 못하여 구조물의 보강 및 내구성에 문제가 있는 것으로 나타나고 있다. 이에 본 연구에서는 시멘트계 충진제를 사용하여 습윤 상태에서 콘크리트 구조물을 보강하고자 하였다. 먼저, 각각의 부착력을 알기 위하여 직접 부착실험을 실험을 통해 무기계 충진제가 습윤상태에서도 KS F 4716 규정에 만족함을 알 수 있었다. 반면, 에폭시 접착제는 포화율 100%에서 부착강도가 0.73, 14일 0.84로 습윤 상태에서의 부착성능에 문제점을 나타내었다. 또한 2차 실험으로 진행된 충진제 두께별 GFRP보강 보의 휨 강도측정에서는 충진제 두께가 10mm, 20mm, 30mmd일 때 각각 113%, 66%, 75%의 보강효과를 보였다. 이에 따라 충진제의 두께가 10mm일 때 안정적인 부착성능을 발휘하는 것을 알 수 있었다.

이 논문에서는 고강도 횡보강근을 가진 철근콘크리트 보의 부착 거동을 연구하였다. 제안된 비폐쇄형 U자 보강근의 부착 성능을 평가하기 위하여 총 4개의 철근콘크리트 보를 실험하였다. 제안된 비폐쇄형 U자 보강근은 쉽게 설치할 수 있는 구조를 가졌을 뿐만 아니라 부착 균열을 억제함으로써 철근콘크리트 보의 부착 성능을 증가시킬 수 있다. 이 연구에서는 실험체의 부착 응력과 미끄러짐을 구하기 위하여 Ichinose가 제안한 실험방법을 따랐다. 주요 실험변수는 횡보강근의 항복강도와 보강근비 및 구속의 형태로 하였다. 실험결과, 제안된 비폐쇄형 U자 보강근은 고강도 횡보강근을 사용한 철근콘크리트 보의 부착 성능을 효과적으로 향상시켰음을 확인할 수 있었다.

이 연구에서는 콘크리트 구조물의 섬유보강재인 하이브리드 섬유시트(HFC)와 하이브리드 섬유바(HFB)의 성능을 평가하였다. 실험결과에 의하면, 하이브리드 섬유보강재(시트, 바)로 보강된 보는 무보강보에 비해 약 60%~2배 이상의 높은 보강효과를 보였고 보강된 보는 항복점 이후 연성적인 거동을 보이며 파괴되는 이상적인 파괴모습을 보여주었다. 특히, 하이브리드 섬유바 보강의 경우 하이브리드 섬유바를 에폭시 주입과 접착제로 부착한 보강보는 비슷한 파괴거동을 보여줌으로써 부착방식에 따른 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.

강섬유를 혼입한 콘크리트(Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC) 보는 강섬유의 우수한 인장강도로 인하여 일반 철근콘크리트 보에 비하여 높은 전단강도를 가진다. 이 연구에서는 강섬유 혼입율에 따른 SFRC 보의 전단거동을 규명하기 위하여 실험을 수행하였으며, 특히, 압축영역에서의 비균열 콘크리트 단면의 전단저항 분담율을 분석하였다. 또한, 이 연구의 실험결과 및 기존에 보고된 87개의 실험 데이터를 수집하여 SFRC보의 전단예측식들에 대한 정확도를 평가하였다. 강섬유의 혼입율이 증가할수록 전단강도는 증가하는 경향성을 나타내었다. 그러나, 강섬유 혼입율이 0.5%인 실험체는 사인장 균열 이후 갑작스럽게 파괴되었고, 강섬유의 혼입율이 2.0%인 실험체에서는 전단보강효율이 감소하는 것으로 관찰되어 최대 전단보강효율을 가질 수 있는 혼입율은 1~2% 사이에 있을 것으로 추정된다. 또한, 압축영역에서의 비균열 콘크리트 단면의 전단저항 분담율은 약 21% 이상으로 관찰되었으며, 이 연구에서 평가된 SFRC보의 전단강도에 대한 기존 제안식 중에서 오영훈 등이 제안한 식이 비교적 정확하게 전단강도를 예측하였다.

본 연구에서는 순환 굵은 골재를 사용한 철근콘크리트 (RC) 보의 부착거동을 평가하였다. 총 4개 실험체를 제작하였으며, 실험변수는 굵은 골재의 종류(천연 및 순환골재)와 순환골재의 흡수율로 하였다. 본 실험에서는 흡수율이 3%와 6%인 순환 굵은 골재를 사용하였으며, 실험체는 단순지지 형태로 집중하중을 받도록 계획하였다. 실험체의 부착특성을 효과적으로 평가하기 위하여 Ichinose가 제안한 실험방법을 채택하였다. 본 실험결과, 순환 굵은 골재의 흡수율에 따른 부착 특성의 차이는 발견되지 않았다.

RC 구조물의 보강에는 여러 가지 보강공법이 사용되고 있으며 특히 외부강선 보강공법은 손상된 구조물을 보강하는 대표적인 공법이며 효율성, 용이성, 경제성의 면에서도 우수하다. 본 연구에서는 PSC 및 RC 거더에서 추가 손상 없이 충분한 보강효과를 얻을 수 있는 보강공법으로써 개선된 인양홀을 이용한 정착장치를 제안하였다. 2가지 유형의 새롭게 제안된 정착장치를 6개의 실험체의 적용하였고 기존의 정착장치를 3개의 실험체에 적용하였다. 한 개의 실험체는 보강효율을 판단하기 위하여 보강공법을 적용하지 않았다. 이들 정착장치의 거동을 분석하기 위하여 정적 재하 시험을 수행하였고 실험변수들은 정착장치의 형상, 강봉의 긴장정도와 강선의 설치형태이다. 각 실험체의 보강 효과를 조사하기 위해 처짐, 변형률 그리고 파괴양상을 기록하였으며 균열하중, 항복하중, 극한하중, 연성지수 그리고 강선의 응력을 분석하였다. 그 결과 제안된 인양홀을 이용한 정착장치는 기존의 정착장치보다 높은 보강효율을 보였으며, 에너지 개념을 이용한 연성도 평가에 따르면 충분한 연성을 확보하고 있음을 알 수 있었다.

본 논문에서는 리모델링 공사에 있어 요구되는 노후화된 부재의 내력평가 및 보강설계를 위한 기본 자료를 구축하기 위하여 기존 공동주택의 해체공사시 채취한 철근콘크리트 보 부재에 대한 구조실험을 통하여 노후화된 부재의 내력특성을 분석하고자 한다. 이를 위하여 기존 재건축 아파트 현장에서 총 10개의 보 부재를 채취하고, 각각의 기하학적 특성에 따라 정적 휨 또는 전단내력 실험을 실시하였다. 본 실험결과에 의하면 모든 부재에서 계산치 이상의 실험 내력값을 얻을 수 있었으나, 콘크리트 타설불량 및 심각한 균열이 관측된 일부 실험체에서는 취성적인 파괴와 더불어 낮은 내력값을 나타내었다. 따라서 이러한 심각한 균열/손상 등은 리모델링 공사에 앞서 적절히 보수․보강되어야 할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 현장타설 철근콘크리트 구조체에 대한 국내외 허용오차 관련기준을 검토하여, 현행 국내 허용오차 기준의 수준을 검토함과 동시에 합리적인 시공오차 측정방법과 측정기기를 제시하였다. 또한 국내 공동주택을 대상으로 철근콘크리트 구조 부재의 시공오차를 조사하여 현재 국내 시공오차 허용범위 만족도를 검토하고, 구조체의 저항능력 평가 시, 부재크기 오차의 불확실성을 고려한 합리적인 안전성 평가를 위한 자료를 제공한다.

철근콘크리트 구조물의 사용성을 검토할 때 처짐은 가장 중요한 사항 중 하나이며, 철근콘크리트 휨 부재의 처짐은 일반적으로 유효단면2차모멘트의 개념을 적용하여 구해진다. 그러나 이미 사용중인 철근콘크리트 보에서 정확한 사용하중을 알기 어려운 경우에는 기존의 방법으로 처짐을 계산하는 것이 쉽지 않다. 따라서, 이 연구에서는 철근콘크리트 보에서 균열과 처짐은 상호 밀접한 관련이 있다는 사실을 바탕으로 작용하는 하중의 크기에 무관하게 철근 콘크리트 보 부재의 균열 상태로부터 처짐을 쉽게 산정할 수 있는 방법을 제안하고자 하였다. 균열폭의 합, 평균변형률 및 곡률 등의 관계를 이용하여 처짐식을 제안하였으며, 수정계수를 적용하여 보다 정확한 처짐식을 제안하고자 하였다. 이 제안식을 사용할 경우, 철근콘크리트 보에 작용하는 하중 크기에 무관하게 균열을 측정함으로써 처짐 추정치를 얻을 수 있으며, 유효 단면 2차 모멘트 값을 산출하여 처짐을 산정하는 기존의 방법에 비해 비교적 간단하게 처짐을 산출 할 수 있다.

다양한 요인에 의해 성능이 저하된 철근콘크리트 구조물은 보수․보강 공법이 요구된다. 현재 다양한 공법과 신소재를 이용한 보강법의 개발이 진행 중에 있다. 최근에 섬유보강 복합체(FRP)를 이용한 보강공법이 주목받고 있으며, 많은 연구와 개발이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 FRP-알루미늄 유공복합보로 보강된 RC보의 화재거동에 관한 실험결과를 제시하고자 한다. 사전가력으로 손상시킨 RC보에 FRP-알루미늄 유공복합보로 보강후 화재노출시킨 결과, 손상율이 높아질수록 화재노출에 더욱 많은 영향을 받았으며, 보강효과가 떨어짐을 실험결과 나타났다.

최근 건설 사업에서 FRP를 단순 부착하여 구조물을 보강하는 공법은 현재 가장 널리 사용되고 있는 보수보강법이다. 본 논문에서는 FRP로 보강된 철근콘크리트 구조물은 지속하중을 받고 있기 때문에 크리프와 건조수축의 영향을 받는다. 이로 인하여 FRP의 보강효과도 달라지며, 처짐 및 변형의 회복성능, 잔존 내력 역시 크게 달라진다. 따라서 CFRP, GFRP가 휨성능에 영향을 미치는 보강 성능을 파악하고, 일정 시간이 흐른 후 하중을 제거하여 장기 변형 및 처짐의 회복성능을 파악하고, 잔존하는 내력을 알아보고자 정적 재하 실험을 수행하였다. 실험한 결과, FRP 보강 실험체는 즉시 처짐을 제어하는 측면은 매우 효율적이고, 즉시변형 회복량 또한 즉시 변형량보다 큰 결과를 보였다. 잔존강도 실험을 통하여 CFRP로 보강된 실험체가 가장 큰 내력을 가지는 것으로 나타났다. FRP로 보강된 보는 지속하중에 의한 부착성능 및 잔존내력에는 영향이 없었던 것으로 판단된다.

본 연구의 계단형 보는 자연형 횡단 구조물의 한 형태로 제안되고 있다. 계단형 보 하류에서의 흐름은 기존 보(Round Crest Weir)에서 발생하는 도수와 달리 WTF(Wave Type Flow)라는 독특한 흐름이 발생한다. WTF는 계단형 보 하류에서 단차로 인해 발생되는 재순환영역(recirculation area)이 일정조건에서 발달하여 수면을 상승시키는 현상이다. WTF 조건에서의 파고는 하류수위(tailwater level) 보다 높아지고

일반적으로 철근콘크리트 건축물은 외부의 기후에 노출되어 있어 겨울에서 이른 봄까지 동결과 융해의 반복적인 작용에 영향을 받는다. 이러한 동결융해 작용은 콘크리트의 균열을 발생시키거나 콘크리트 표면의 박리를 일으켜 내구성 저하의 원인이 된다. 본 연구에서는 철근콘크리트 보의 동결융해 노출에 따른 휨 거동특성의 평가를 위해 주근비와 동결융해 사이클을 변수로 하였다. -18~4℃의 온도범위에서 150 및 300 사이클의 동결융해에 노출시킨 실험체를 비롯하여 14개의 축소모형 실험체를 제작, 단조 및 반복하중 하에서 실험을 실시하였다. 실험결과를 통해 동결융해에 노출되어있는 철근콘크리트 보의 휨 거동특성을 평가하는데 기초적인 자료를 제시하고자 하였다

건축물의 보수․보강 시 섬유보강 폴리머를 이용한 부착공법을 이용한 보수․보강이 행해지고 있으며, 특히 CFRP(carbon fiber reinforced polymer)는 이러한 RC 구조부재의 보강재로 널리 활용되고 있다. 그러나 외부 환경적 요인에 의해 열화되는 즉, 동결융해 환경이 RC 보에서의 CFRP 보강성능에 미치는 영향에 관한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 AE 기법을 통해 CFRP와 RC 부재 내부의 손상진전에 따라 발생하는 AE 신호를 계측함으로써 CFRP로 보강 후 동결융해에 의해 열화된 RC 구조물의 파괴기구 규명을 위한 기초자료를 마련하고자 한다.