본 논문에서는 2경간 강합성교량의 내하력을 향상시키기 위해, 외부 긴장재로 보강하는 방법을 제시하였다. 긴장재를 직선 배치하였을 경우, 외부하중으로 인한 증가 프리스트레스력을 가상일의 원리로 구하였고, 증가 프리스트레스를 고려한 내하율 산정식을 제시하였다. 제안된 내하율 산정식으로부터, 긴장재 개수와 초기 긴장력의 계산방법을 제시하였다. 본 방법을 2경간 강합성교량에 적용하여, 산정식의 타당성과 합리성을 검증하였다.

강판부착공법은 철근콘크리트(RC) 보의 전단내력이 부족한 경우에 일반적으로 사용되는 보강공법 중의 하나이다. 그러나, 기존의 solid형 강판보강공법은 강성이 우수한 반면 취성적 부착파괴, 비효율적인 재료량 및 시공성 등의 문제가 알려져 있으며, 띠형 강판보강공법은 제한된 접착면적과 강판의 비일체적 거동 때문에 보강효과가 낮게 되는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선할 수 있는 Slit형 강판을 사용하여 전단내력을 보강하는 방법을 제시하고 이 공법의 보강효과를 분석하고자 하였다. 전단경간 내에서 수직 Slit형 강판의 폭, 간격 및 두께를 주요 변수로 하는 13개의 시험체를 제작하였으며, 본 연구의 실험결과 및 기존 띠형 강판으로 전단보강된 RC 보의 실험결과를 비교 ･분석하고 Slit형 강판공법의 보강효과를 정량적으로 규명하였다. 실험결과, 기존의 개별적 띠형 전단보강방법에 비하여 일체화된 수직 Slit형 강판으로 보강한 경우에 더 높은 전단내력을 보였으며, 이는 강판과 RC 보의 일체성이 높아지고 강판의 부착면적이 증대되기 때문인 것으로 판단된다.

본 논문에서는 FRP 보강재의 부착방식에 따른 RC보의 휨보강 성능평가에 대하여 연구하였다. 기존의 FRP 휨보강공법은 보강재의 형태에 따라 크게 FRP 쉬트 보강공법과 FRP 플레이트 보강공법으로 분류될 수 있으며, 각 공법은 에폭시의 양생기간동안 쉬트의 들뜸이 발생하지 않도록 주의해야하거나, 앵커설치 등 시공이 복잡하며, 인력이 많이 소요되는 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 논문에서는 Velcro형 고정재를 사용하여 FRP 플레이트를 임시 고정하는 보강공법을 제안하였고, 이에 대한 휨보강 성능평가 실험을 실시하였다. 실험은 FRP보강재의 부착방식을 변수로 하여 총 4개 실험체에 대하여 수행하였다. 실험결과 벨크로형 FRP판 보강공법은 타 공법에 비하여 우수한 시공성을 가짐과 동시에 휨내력이나 연성도 면에서도 우수한 보강성능을 확보하고 있는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 외부 부착 프리스트레스트 탄소섬유판으로 보강된 RC보의 휨거동을 분석하기 위한 실험연구를 수행하였다. 실험체는 프리스트레스 양을 변수로 축소모형으로 제작되었다. 또한 프리스트레스의 도입에 따른 구조성능 비교를 위하여 기준실험체와 단순부착 실험체를 함께 제작하였다. 실험결과, 단순 부착 탄소섬유판으로 보강된 부재는 조기 박리에 의해 탄소섬유판 인장강도의 50% 이하에서 최종파괴되었다. 그러나, 프리스트레스를 도입하여 보강한 실험체는 모두 탄소섬유판의 파단하중까지 도달하였다. 또한 프리스트레스 보강량의 증가에 따라서 균열하중, 항복하중은 증가하며 최대하중은 프리스트레스 양과 관계없이 일정한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 외부 비부착형 프리스트레스트 탄소섬유판으로 보강된 RC보의 휨거동을 분석하기 위한 실험연구를 수행하였다. 실험체는 프리스트레스 양 및 정착장치의 형상을 변수로 총 10개로 제작되었다. 또한 프리스트레스의 도입에 따른 구조성능 비교를 위하여 기준실험체와 단순부착 실험체를 함께 제작하였다. 실험결과, 단순 부착 탄소섬유판으로 보강된 부재는 조기 박리에 의해 탄소섬유판 인장강도의 50% 이하에서 최종파괴되었다. 그러나, 프리스트레스를 도입하여 보강한 실험체는 모두 탄소섬유판의 파단하중까지 도달하였다. 또한 스터드형 정착장치를 적용한 실험체들의 보강성능은 매립형 정착장치를 적용한 실험체와 동등한 보강성능을 나타내었다.

포스트텐션 보강공법은 이미 변형된 구조물을 원상태로 회복시키면서 구조적인 성능을 향상시키는 능동적인 보강방법으로 알려져 있다. 그러나 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법은 긴장재의 압축력이 보강부재에 인장응력을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 보완한 Bow 공법을 개발하고, 개발된 공법에 대한 평가로써 실험 및 해석연구를 통하여 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법과 Bow 공법을 비교하였다. 연구결과, 압축력 흡수장치를 사용하지 않은 프리스트레스 보강공법에서는 프리스트레스에 의하여 보강부재에 인장응력이 발생할 수 있음과 압축력 흡수장치를 사용한 Bow 공법에서는 보강부재에 인장응력이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.

FRP 복합체의 함침ㆍ접착에 사용되는 에폭시 수지와 같은 2액형 접착제는 두 성분을 상호 혼합함으로써 경화반응이 시작되며, 일정 시간이 경과되면 접착제의 점도와 온도가 급격히 증가된다. 이와 같이 접착제의 점도가 증가되면 작업성과 접착력이 저하되므로, 현장에서의 작업은 시공연도(workability)가 유지되는 한계, 소위「사용가능시간(pot life)」이내에 완료되어야만 한다. 본 연구에서는 구조보강용 FRP 복합체의 함침ㆍ접착에 사용되는 에폭시 수지의 사용가능시간을 평가하기 위하여 기존에 제안되고 있는 점도변화법 및 발열온도상승법의 적합성을 검증하고, 실험결과의 비교ㆍ분석을 통하여 구조용 접착제의 사용가능시간을 보다 합리적으로 산정할 수 있는 시험방법 및 평가기준을 제안하였다.

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.

FRP와 콘크리트의 접착강도를 평가하기 위해 현장에서 일반적으로 사용되는 Pull-off 실험방법은 FRP 복합체의 손상을 초래하며 더욱이 FRP의 최대 pull-off 강도가 콘크리트의 인장강도에 의해 제한 되는 단점을 지니고 있다. 이에 따라 구조보강용 접착제의 역학적 특성을 1차적으로 평가할 수 있는 간접적인 실험방법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 여러나라에서 각기 제안되고 있는 실험규격에 대한 비교실험을 통하여 구조보강용 접착제의 역학적 특성을 개략적으로 예측할 수 있는 표준화된 실험방법 및 평가기준을 제안하고자 하였다. 본 연구결과를 바탕으로 인장전단접착강도 시험의 접착제 두께, 압축/휨강도 시험체의 제원 등이 통일되어 표준시험체 제원을 도출할 수 있었다.

본 논문은 분사식 FRP의 압축 구속효과와 휨 보강 효과 및 분사식 FRP의 반발률에 대한 실험적 연구이다. 분사식 FRP란 레진과 짧게 잘려진 섬유를 고압의 공기에 의해 적용면에 분사하여 보강하는 기법이다. 분사식 FRP의 구속 및 휨 보강 효과를 알아보기 위하여 원주형 공시체와 휨 공시체를 제작하여 FRP를 분사하여 보강하였고, 보강 재료로 유리섬유와 폴리에스테르 수지를 사용하였다. 최적의 보강 조건을 알기 위해 섬유 길이, 보강 두께, 섬유 혼입비, 콘크리트 강도에 따른 실험을 실시하였고, 분사식 FRP 보강법을 섬유 매트에 의한 보강법과 비교하였다. 또한, 분사식 FRP의 반발률 역시 평가하였다. 실험을 통하여 분사식 FRP의 최적 조건을 결정하였다. 본 연구의 분사식 FRP 보강은 유리 섬유 매트에 의한 보강법 이상의 성능을 발휘하였다.

본 논문에서는 RC 구조물의 보수ㆍ보강 공사에 적용되는 FRP 복합체의 역학적 특성치를 평가하기 위하여 각국에서 제안된 시험규격을 비교․분석하고, 시험편 형상 및 시험방법의 차이가 재료성능에 미치는 영향에 대한 실험적 검증을 통하여 표준화된 시험방법 및 평가기준을 도출하고자 하였다. 주 실험변수는 FRP 복합체의 종류, 시험편의 폭, 보강매수 및 가력속도로 설정하였다. 본 시험결과에 의하면, 최대 인장강도와 최소변동계수를 나타내는 인장 시험편의 폭은 FRP의 종류/직조방법에 따라 다르게 나타났으며, 특히 적층형으로 시공되는 FRP 복합체는 보강매수에 따른 인장강도의 저하현상이 관측되므로, 이를 적절히 고려할 수 있는 평가기준의 설정이 필요할 것으로 판단된다.

교량의 노후화와 교통량의 증가로 성능개선이 요구되어 질 경우, 경제적인 측면에서 신축 보다는 보수·보강을 통한 성능개선이 보다 바람직한 유지관리이다. 많은 보강공법중 시공방법의 편리와 빠른 시공기간으로 교량의 성능향상을 위해 FRP 재료를 이용한 표면부착공법이 많이 이용되고 있다. 특히, FRP 재료는 철근보다 경량이고 인장강도는 약 10배정도 우수한 재료이다. 이를 이용한 보강성능을 평가하기 위하여 CFRP 쉬트와 GSP를 이용하여 실험을 수행하였다.

본 논문은 기존 강합성 교량의 내하력 향상을 목적으로 외부 긴장재의 초기 긴장력 결정 방법을 제시하였다, 외부 긴장력은 콘크리트 슬래브 재시공 전과 후에 각각 적용하였다. 활하중에 의하여 발생하는 증가 프리스트레스력을 고려한 내하율식을 제안하여 긴장재 개수와 초기 긴장력의 결정 과정을 제시하였다. 기존 강합성 교량의 내하율 향상에 적용하여 그 타당성을 입증하였다.

연구에서는 RC구조물의 접착 보수․보강 재료의 박리와 연관한 변형 거동에 대하여 검토하였다. 응력-변형곡선에서 최대응력 이후 항복을 일으킬 수 있는 변형량은 바탕재인 시멘트 모르터의 경우 2.0×10-3, 콘크리트는 1.3×10-3 전후이고, 접착제인 에폭시수지 0.8×10-3, 폴리머 시멘트 모르터 2.5×10-3이며, 보강재인 강판과 탄소봉은 2.5와 9.1×10-3정도인 것으로 밝혀졌다. 온도변화에 따른 선팽창계수는 바탕재인 시멘트 모르터 및 콘크리트의 경우 10με/℃전후인데 비하여, 접착제인 에폭시 수지는 41～54με/℃, 폴리머 시멘트 모르터는 -0.5～0.7με/℃, 보강재인 강판은 바탕재료와 비슷하지만, 탄소섬유는 -1.7με/℃로 제일 작은 값이었다. 특히 바탕재료인 콘크리트와 에폭시수지 접착제간에는 온도변화에 따른 선팽창계수 차이가 크게 발생하였는데, 에폭시 수지 종류에 따라 약간의 차이는 있지만, 20～35℃이상의 온도차가 발생하는 조건이면 에폭시수지 접착제는 콘크리트 접착면에서 자연적으로 박리 할 수도 있는 것으로 밝혀졌다.

본 연구는 철근콘크리트 보에 대해 선가력 후 보강재료별로 보강 효과를 파악하기 위하여 휨 실험한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. 실험결과, CB 보강 실험체가 콘크리트 내부에 매입되어 일체 거동함으로써 휨내력 향상 및 연성능력 면에서 가장 우수한 것으로 나타났으며, 섬유계 보강재인 CFS와 GFS 보강 실험체 또한 우수한 내력을 가지는 것으로 나타났다. GSP 보강실험체의 경우 다른 보강 실험체에 비해 보강재 자체의 내력은 큰데 반해 콘크리트와 부착성이 떨어져 상대적으로 낮은 보강효과를 보였으며 실제 구조체에서는 콘크리트와 부착성이 개선 되어 보다 큰 보강효과를 발휘할 것으로 사료된다.

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.

본 연구는 볼트의 조임력을 이용한 와이어로프의 휨보강 효과에 대한 실험 및 사례에 대한 것이다. 본 공법은 와이어로프에 볼트와 너트를 이용해 긴장응력을 도입하며, 이 방법은 시공성이 매우 우수하다. 제안된 방법에 대한 휨보강 효과에 대한 검증을 위해 실험을 수행하였다. 콘크리트 압축강도는 24MPa이고 전단스팬비()가 2.8인 실험체의 주요변수로는 초기 긴장응력과 새들 수량으로 하였다. 실험결과, 무보강 실험체에 비해서 휨내력은 약 160% 증가하였으며, 초기 긴장력에 따라서 균열 및 극한모멘트가 증가하였다. 그러나 새들의 수량은 균열 및 극한모멘트에는 영향을 주지 않았다. 실제 구조물의 보강공사에 적용한 사례를 통해서 제안된 공법은 다른 보강방법보다 매우 경쟁력 있는 방법임을 알 수 있었다.

RC 구조물에 대하여 FRP로 보수· 수식 이미지보강 작업시, 주변 온도에 따른 일정기간의 양생을 필요로 하며 또한 양생과정 중 외부의 진동원으로 부터 유해한 작용을 받는 것을 피하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 탄소섬유쉬트(CFS)로 보강되는 RC구조물에 대하여, CFS양생과정 중 작용하는 반복하중이 보강성능에 미치는 영향을 일련의 보 실험을 통하여 분석하였다. 실험결과 CFS 1겹 보강의 경우에는 CFS부착 후 24시간. 2겹 보강의 경우에는 12시간동안 외부로부터의 반복하중을 차단하는 것이 필요한 것으로 판단되었다.

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.