본 연구는 재래 철근콘크리트공법의 거푸집 및 철근보강재를 FRP 판으로 대체한 개념이다. FRP판에 리브를 갖게 하여 FRP 판과 콘크리트 합성을 개선하고 거푸집의 강성증가를 유도하여 영구거푸집 및 철근보강재로 활용하는 방안이다. 본 연구는 전단경간비가 짧고 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 합성보의 휨/전단 파괴거동과 균열형태를 비교 분석하였다. 콘크리트의 경우 CDP 모델을 사용하였고, 외연적 비선형 유한요소해석 결과와 기존 실험결과를 정점 하중 및 균열형태에 대해 비교 분석하였다. 유효균열방향 개념을 사용하여 콘크리트 균열패턴을 시각적으로 표현하였다. 인장 등가소성변형률이 0 보다 큰 곳에서 균열이 시작된다고 가정하고, 균열평면에 수직인 벡터의 방향은 최대 주소성변형률의 방향과 평행한 것으로 가정하였다. 이 방향을 콘 크리트의 균열으로 생각하여 실험에서 확보한 균열형태와 비교 분석하였다. ABAQUS/Explicit 의 CDP 모델은 FRP 합성구조체의 비선형 거동 및 균열형태 모사가 가능한 것으로 판단된다. 초기강성의 불일치는 리브가 있는 FRP 판과 콘크리트 사이의 미세균열 및 접착력 등의 문제로 인해 발생한 것으로 사료되며 1차 정점 하중 및 균열형태를 적절히 추적할 수 있으므로 앞으로 다양 한 FRP 합성구조시스템의 거동 및 균열해석에 이용 가능할 것으로 판단되나 보다 다양한 파괴 매카니즘에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.

본 연구는 FRP-콘크리트 합성구조의 휨/전단에 대한 구조적 성능 및 거동 특성을 해석적으로 규명하고자 휨/전단 저항성능에 대해 외연적 유한요소해석을 이용하여 FRP 합성보의 휨/전단파괴거동 해석을 실시하여 기 수행한 실험과 비교분석 하고, 적용된 콘크리트손상소성모델의 각각의 인자들의 영향에 대해 매개분석하고 최적화된 안을 제시하고자 하였다. 기하학적 및 재료적 비선형성 큰 경우 유한요소해석 중 내연적 해석의 경우 수렴에 많은 문제점을 내포함으로 외연적 유한요소 접근법이 보다 합리적임을 수치해석을 통해 보였다. 본 연구의 경우 콘크리트손상소성모델의 여러 인자들에 대한 매개변수 해석을 수행한 결과, 다이레이션각의 경우는 26°, 파괴에너지 값으로 100Nm/m2, 인자 Kc의 값으로는 0.667 그리고 손상계수는 감안하는 것이 합리적이다.

Bond stress between cast-in-place ductile fiber reinforced cementitious composites and CFRP plank were experimentally analyzed. As failure shape, the mixture of failure between CFRP plank and epoxy, and failure between concrete and epoxy was shown. In case of RFCON from the suggested simple bond slip relationship, the maximum average bond stress was 5.39MPa, the initial slope was 104.09MPa/mm, and the total slip length was 0.19mm. PPCON showed the maximum average bond stress of 4.31MPa, the initial slope of 126.67MPa/mm, and the total slip length of 0.26mm, while RFCON+ appeared to have 8.71MPa, 137.69MPa/mm, 0.16mm. PPCON+ had 6.19MPa maximum average bond stress, 121.56MPa/mm initial slope, and 0.34mm total slip length. To comprehend the behavior of composite structure of FRP and concrete, local bond slip relation is necessary, and thus a simple relation is suggested to be easily applied on hybrid composite system

본 연구에서는 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 탄소성 및 기하학적 비선형 해석에의 적용성을 고찰하였다. 본 연구의 개선된 degenerated 쉘요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 대치사용하고, membrance locking 현상을 제거하기위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소 자체의 거동을 보완하기위해 비적합변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 shear/membrance locking이 발생하지 않으며, 전달가능한 거짓 영에너지모드도 나타나지않는다. 소성변형 정형화에서는 적층모델을 사용하며, 재료는 von Mises항복조건을 따른다고 가정한다. 유한변형을 고려한 기하학적 비선형 방정식을 total lagrangian수식화를 사용하여 정형화 하였고, 비선형 방정식은 하중제어 및 변위제어법을 사용한 Newton-Raphson 반복법으로 반복 계산한다. 여러 예제해석을 통하여 본 개선된 degenerated 쉘 유한요소의 정확도를 고찰하였다.

본 연구에서는 쉘구조물의 해석을 위한 개선된 degenerated 쉘유한요소를 제시하였다. 본 연구의 개선된 degenerated 쉘요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 사용하고, membrane locking 현상을 제거하기 위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소자체의 거동을 보완하기위해 비적합 변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 기존 degenerated 요소계열에서 가장 큰 문제점중의 하나인 locking 현상과 전달가능한 거짓영에너지모드가 발생하지 않으며, 조각시험도 통과한다. 본 개선된 쉘요소의 거동을 알아보기위해 다수의 예제시험을 행하였다. 수치시험결과 본 요소는 빠른 수렴성과 안정성을 보여준다.

최근 들어 FRP 판을 영구 거푸집 및 주요 인장보강재로 활용하기 위한 새로운 콘크리트 교량 바닥판 시스템 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 영구거푸집과 인장 보강재로의 병행이용은 기존의 콘크리트 바닥판 보다 공사비와 공사기간을 절감 할 수 있다. 본연구에서 는 영구거푸집 및 주요인장재로 활용한 FRP 판의 종류에 따른 현장타설 콘크리트와 부착응력에 대해 실험을 수행하였다. 부착성능 평가를 실시하였고, 부착특성을 나타내는 중요한 변수중에 하나로서 부착 강도 및 부착면의 파괴 매커니즘 특성을 알 수 있는 계면 파괴에너지를 나타내었다. 일반콘크리트에서 계면 파괴에너지는 GF11의 경우 0.24kN/m이고, GF21의 경우에는 0.43kN/m, GF31과 CF11의 경우에는 각각 0.46kN/m와 0.44kN/m로 나타났고, RFCON에서는 GF12의 경우 0.52kN/m, GF22와 CF12에서는 각각 0.36kN/m와 0.51kN/m로 나타났다.

콘크리트용 후설치 세트앵커는 콘크리트가 경화된 후에 설치되는 앵커이며 시공 장비의 발달과 시공의 유연성 및 용이성으로 사용량이 증가하고 있는 실정이다. 전단하중을 받는 앵커는 강재 파괴, 콘크리트 파열파괴, 콘크리트 프라이아웃 파괴 등의 대표적인 파괴모드를 보 인다. 본 연구에서는 매입깊이, 연단거리 및 콘크리트 강도를 변수로 한 세트앵커의 실험 및 유한요소 해석 결과를 통하여 콘크리트에 매입 된 저하중용 후설치 세트앵커의 전단 파괴거동에 미치는 영향을 규명하는 것을 그 목적으로 한다. 매입깊이 변수의 실험 결과 매입깊이가 얕을수록 콘크리트 강도의 영향이 큰 것으로 나타났다. 연단거리 변수의 실험 결과 동일한 파괴모드를 보이면서 콘크리트 강도의 영향이 크지 않은 것으로 나타났다. 강재 파괴가 발생한 실험 결과를 비교해 보았을 때 콘크리트 강도가 클수록 변위가 상대적으로 더 작게 나타났다.

To complement the general concrete, DFRCC(Ductile Fiber Reinforced Cementitious Composites) has recently received attention. An experimental study for bond slip behavior of cast-in-place DFRCC and a pultruded FRP(Fiber Reinforced Polymer) plank was used as the both permanent formwork and the tensile reinforcement for a concrete structural member is described in this paper. This study focuses on investigation of the bond capacity of sand coated interface between FRP and cast-in-place DFRCC experimentally.

최근 토목구조물의 보수. 보강 및 리모델링시 구조부재를 부착시키거나 고정하는데 있어서 시공의 유연성 및 용이성으로 후설치 앵커의사용량이 증가하고 있는 실정이지만 현재 우리나라에서는 설계자와 시공자가 신뢰할 수 있는 명확한 설계기준이 없는 상태로서 외국의 설계기준에 의존하고 있는 실정이다. 무근콘크리트에 매입된 앵커에 인발하중이 작용할 때 앵커의 다양한 파괴모드는 콘크리트 파괴, 쪼갬파괴, 강재파괴, 뽑힘파괴 및 측면파괴가 발생한다. 이것은 강재의 인장 강도, 콘크리트 강도, 매입 깊이, 앵커 간격, 연단거리와 인접 앵커의존재에 따라 달라진다. 본 연구에서는 매입깊이, 앵커간격 및 연단거리를 변수로 한 후설치 콘크리트 세트앵커의 인발파괴실험을 통하여무근콘크리트에 매입된 후설치 세트앵커의 인발거동에 미치는 영향을 규명하는 것을 그 목적으로 한다.

Post-installed set anchors refer to the anchors are installed after the concrete hardened. The anchor in plain concrete loaded in tensile exhibits various failure modes such as concrete breakout, splitting, steel failure, pull-out and side-face blowout, that depending on the tensile strength of the steel, the strength of concrete, embedment depth, interval, the edge distance and sleeve length, etc. In this study, the objective is to investigate the effects of the variations like anchor embedment depth, anchor interval, edge distance, sleeve length and concrete strength on pullout behavior of post-installed concrete set anchor embedded in plain concrete. Regardless of concrete strength, embedment depth that less than 6 times appeared concrete failure mode. For 18MPa and 24MPa concrete strength has no much affection on anchor interval that more than 1 times of embedment depth. Edge distance that more than 1 time of embedment depth also has no much affection.

Recently the use of post-installed anchors has been increasing because this constructing method is flexible and easy to attach or fix structural members when we repair, reinforce, or remodel structures. In this study, the objective is to investigate the effects of the variations like sleeve length, sleeve hitting power, embedment depth, anchor interval, edge distance and strength of concrete on adhesive strength of post-installed anchors embedded in plain concrete through drawing experiments of set anchors.

퍼포본드 FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재로 이용한 합성보에 대한 실험을 수행하였다. FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재의 합성이용은 재래적인 방법에서 필요한 거푸집 조립 및 탈형 등의 작업이 수반되지 않으므로 빠른 시공이 가능하다. FRP 판과 콘크리트가 합성 구조체로 작용하기 위해서는 FRP 판의 표면처리가 필요하다. 이를 위해 FRP 판에 잔골재를 현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착하고 FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하였다. 합성보에 추가적인 휨 및 전단보강은 하지 않았다. 비교를 위해 두 가지 종류의 비교 실험시편을 제작하였다. FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하지 않은 비교 실험시편과 FRP 판 대신에 철근으로 보강한 비교 실험시편이다. 모든 시험체는 중앙에 집중하중을 재하하여 파괴까지 실험하였다. 본 연구 결과 퍼포본드 FRP 판은 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 대용 및 인장 보강재로도 활용 할 수 있는 가능성을 보여주었다.

최근에 상용 FRP 판(plank)을 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 및 보강재로 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다. FRP 판과 타설 콘크리트가 합성효과를 발휘하기 위해서는 두 재료간의 부착이 중요한 요인 중의 하나이다. 이러한 부착을 확보하기 위하여 FRP 판에 모래를 일반적으로 건설현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착하였다. FRP 판과 콘크리트 합성구조의 구조적 거동을 이해하기 위해서는 FRP판과 타설 콘크리트 사이의 정량적인 국부 부착모델이 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 합성구조 시스템에 간단히 적용할 수 있는 단순 부착모델을 제안한다.