본 연구에서는 탄소섬유판이 표면 매입된 철근 콘크리트 보의 휨 거동 효과를 고찰하였다. 이를 위하여, 탄소섬유판이 표면 매입된 T 형 철근 콘크리트 보를 제작하여 실험을 수행하였다. 본 연구 결과, 표면매입(NSM) 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성 및 극한강도는 섬유판으로 보강되지 않은 보에 비하여 크게 증진되며, 그 최대 증가율은 보강되지 않은 부재의 경우보다 약 247%로 나타났다. 위 철근콘크리트 부재의 파괴는 부재 길이 방향으로 섬유 소선이 풀리는 표면매입 탄소 섬유판의 파괴로 시작되며, 탄소섬유판의 파단이 이어지는 2차 파괴가 발생하였다. 표면매입 탄소섬유판은 콘크리트와의 완정한 합성거동을 유도하여 따라서 탄소섬유판을 표면에 매입하는 방식은 노후 구조물 보강방식으로 매우 효과적인 것으로 판단된다.

최근 건설 산업에서 CFRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강재로서 많이 사용되어 지고 있다. 본 논문에서 CFRP Plate가 보강된 철근콘크리트 보의 보강 효율과 설계 기초자료를 제공하려 한다. 정적 실험은 실험체의 파괴양상, 보강성능을 평가하였으며, 피로 실험은 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률을 분석하고, 에너지 소산과 보강성능을 평가하였다. 실험한 결과, 보강량이 증가할수록 단부 박리 파괴를 일으켰다. 그리고, 단부를 보강한 경우는 휨균열로 인한 박리파괴를 나타내는 파괴양상을 보였다. 피로 실험을 통하여 일정한 반복하중 횟수가 되면 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률 값이 일정한 값으로 수렴하였다. CFRP Plate가 보강된 보는 피로하중에 대해 사용성 확보가 가능했다.

인양홀을 이용한 정착장치는 손상된 구조물에 내하력을 증가시키기 위해 사용되어지며, 시공이 간편하고 보강효율이 좋은 경제적인 방법이다. 본 논문에서는 구조물에 손상을 입히지 않으면서 충분한 보강효과를 가져 올 수 있는 인양홀 이용 정착장치를 선정하여 그에 대한 적용 가능성을 연구하였다. 실무에서 시공빈도가 높은 인양홀 이용 단부 정착 장치가 적용된 3개의 실험체를 제작하였고, 이에 대한 휨 실험을 수행하여 처짐, 변형률 및 파괴양상을 분석하였다. 인양홀 이용 정착장치가 구비된 철근 콘크리트 보의 보강 성능을 실험적으로 규명하기 위하여 각 실험체의 균열하중, 항복하중, 극한하중, 강선의 응력 증가량, 처짐 및 연성 등을 비교·분석하였다.

본 연구의 목적은 RC 전단벽의 구조성능 개선을 위한 보강방법을 연구하는 것이다. 이를 위하여 형상비가 2.2인 4개의 RC 전단벽 실험체를 제작하고 모르터로 단면을 증설하거나 강판 등으로 보강하는 방법으로 실험체의 휨성능을 향상시켰다. 보강이 완료된 실험체에 대하여 일정축력을 작용시킨 후 반복횡하중을 가력하여 구조성능을 평가하였다. 이때 작용시킨 횡력은 ACI에서 제시한 이력에 준하였다. 실험결과, 추가의 철근을 배치하고 단면을 증설한 경우에는 내력과 변형능력을 모두 증대시킬 수 있는 것으로 나타났으며 특히, 단면증설과 함께 단부에 U형태로 용접철망으로 횡구속한 실험체의 경우에는 강도와 연성의 측면에서 가장 효율적인 보강으로 확인되었다. 강판으로 보강하는 방법은 항복이후 부재의 급격한 내력저하를 방지하고 부재의 변형능력을 상승시키는데 매우 효과적인 것으로 나타났다.

본 연구에서는 에폭시 모르타르 패널을 철근콘크리트 보부재의 전단 보강재로 사용하기 위하여 보강재의 종류와 보강량, 탄소섬유시트의 간격을 변수로 가력실험을 수행하고 부재의 구조적 성능을 파악하였다. 이를 바탕으로 에폭시 모르타르 패널을 철근콘크리트 보부재의 전단 보강재로 사용하기 위한 설계 방법은 , , , 의 합으로 전단강도를 가정하였으며, 연구결과에 대한 실험값/제안값의 평균값은 1.10, 표준편차는 8.16%로 나타났다.

본 연구는 비부식성 및 고성능의 보강재로 많은 연구가 진행 중인 Fiber Reinforced Polymer(FRP)를 이용하여 표면매립 보강공법(Near Surface Mounted)을 통한 휨 구조거동을 분석, 보강형태에 따른 휨 성능을 규명하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 역사다리꼴 탄소막대를 이용하여 NSM 보강 보 구조물의 휨성능을 분석하였으며 Type A(15×13×6mm)와 Type B(4×3×10mm)의 2가지 보강재 형태로 각각 보강비를 달리 하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 무보강 실험체인 Control 실험체보다 20～100%의 보강성능 향상을 나타내었으며, 이를 바탕으로 휨모멘트 성능해석 및 균열, 연성지수 평가를 통해 본 NSM 보강공법의 보강효율을 분석하였다.

연구에서는 Sprayed FRP 공법을 이용하여 보강된 철근 콘크리트 전단 파괴형 기둥의 구조성능을 평가하기 위하여 2/3 크기로 축소된 총 6개의 기둥 실험체를 제작하여, 일정한 축하중 (0.1Agfc')하에서 반복 횡하중을 가력한 구조 실험을 수행하였다. 4개의 실험체는 유리 및 탄소 단섬유와 에폭시 및 비닐에스테르 수지를 조합하여 Sprayed FRP로 보강하였으며, 또한 비교 목적을 위하여 고강도 탄소섬유시트(CFS)로 보강된 실험체 1개와 무 보강 실험체 1개를 포함하였다. 실험결과, Sprayed FRP로 보강된 실험체의 최대내력은 무 보강 실험체 대비 10～30%가 증가 하였을 뿐만 아니라, 연성은 약 1.15배 향상되어, 본 연구에서 제안한 Sprayed FRP 공법은 충분한 보강효과가 기대되는 신기술 이라고 판단된다.

본 논문에서는 철근콘크리트 보에 탄소섬유시트를 부착했을 때와 부착 후 전단철근에 정착했을 때 발생하는 휨 보강 효과에 대한 연구결과를 제시한다. 이를 위해 총 6 개의 150mm×250mm×2,000 mm 크기의 철근콘크리트 보 실험체를 제작하였다. 탄소섬유시트의 부착과 정착 위치에 따라 보의 휨강도 보강효과를 연구하였고 이로부터 전단철근에 탄소섬유시트를 정착했을 때 보의 휨강도가 현저하게 증가한다는 것을 알 수 있었다. 또한 여러 가지 정착위치 중에서 다정착 시트가 가장 효과적인 보강효과를 나타내었고 무보강 보 실험체에 비해 53%의 휨강도 증진효과를 나타내었다.

FRP 시스템으로 보강된 철근콘크리트 단면 대부분이 철근콘크리트로 구성되어 있어 휨해석 및 휨설계를 직사각응력블록을 이용한 강도설계법에 의존하는 경향이 있다. 그러나, 보강단면의 인장철근 및 FRP시스템에 의한 인장력이 부족한 단면의 FRP 시스템의 변형률이 인장파단변형률을 초과하면 강도설계법을 적용할 수 없는 해석상 모순에 빠져든다. 인장철근과 탄소섬유시트에 의한 인장력이 낮은 탄소섬유시트 보강보 실험에서 콘크리트 최대압축변형률이 0.003보다 낮은 것으로 측정되었을 뿐 아니라 최대휨모멘트는 강도설계법으로 산정된 공칭휨모멘트보다 작은 것으로 측정되어, FRP 시스템 보강단면의 공칭휨모멘트 산정에 강도설계법의 적용한계가 있는 것으로 나타났다.

최근 손상된 부재를 원상으로 회복하면서 보강할 수 있는 프리스트레스 보강공법에 대한 관심이 고조되고 있다. 손상된 부재를 보강하기 위한 기존의 포스트텐션공법은 구조부재에 추가적인 손상을 발생시킬 수 있으므로, 인접부재에 손상을 주지 않는 새로운 형태의 부분프리스트레스공법에 관한 개발 및 성능평가가 요구된다. 본 연구에서는 새로운 외부포스트텐션공법 중 하나인 아웃케이블 공법에 대한 구조성능을 평가하기 위해 휨 보강된 연속보에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 그 결과, 기존 포스트텐션과 아웃케이블공법의 주요 파괴모드는 균열이 고르고 넓게 분포한 휨파괴의 형태를 나타냈다. 그리고, 초기의 휨균열 시 강성 및 철근항복 시 강성, 항복하중, 최대하중에서 유사한 거동특성을 보임으로써 두 공법에 의한 보강효과는 동일한 결과를 보였다.