In this study, experimental research was carried out to improve and evaluate the seismic performance of reinforced concrete beam-column joint using carbon fiber sheets in existing reinforced concrete building. Test result shows that retrofitting specimen(LBCJ-CS1, CS2) designed by the improvement of seismic performance of reinforced concrete beam-column joints load-carrying capacities were increased 1.26～1.35 times in comparison with the standard specimen.

The results presented in this paper also provide a summary of an experimental investigation, in which reinforced concrete beams were strengthened with carbon fiber sheets and subjected to fatigue loading. The comparison shoes that the analytical modal provides reasonably accurate prediction of deflections. Although carbon fiber composites were used for the evaluation, the modal is also applicable to other types of fibers.

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.

본 논문은 탄소섬유시트로 하면을 보강한 콘크리트 보에서 온도가 상승함에 따라 서로 다른 선팽창계수를 가지는 콘크리트와 탄소섬유시트 사이에 계면전단응력이 발생함으로 부착강도 평가 시 이를 고려하여야 함을 기술하고 있다. 선형탄성거동을 가정한 계면전단응력의 이론식과 모형 보의 온도변화실험을 통하여 변형률을 측정한 결과를 비교함으로써 이론해의 적용성을 확인하였으며, 이론식으로부터 30℃의 온도변화가 발생하는 경우 탄소섬유시트 부착계면에서 최대 0.91MPa의 전단응력이 발생되는 것으로 조사되었고 변화량이 10℃인 경우에서도 에폭시에 의한 부착강도의 10~15%의 응력이 추가적으로 발생하는 것으로 나타났다. 그러므로 탄소섬유시트로 콘크리트 구조물을 보수, 보강하는 경우 부착강도 평가 시 온도의 영향이 고려되어야 하며, 온도변화에 따른 장기간의 거동을 평가하는 노력이 필요한 것으로 판단된다.

본 연구의 목적은 CFRP판을 다양한 방법으로 보강한 RC보의 휨거동을 실험적으로 비교․분석하고, 프리스트레싱을 도입하여 보강된 콘크리트 구조물의 성능개선 효과와 구조거동을 예측할 수 있는 해석모델을 개발하는 것이다. 이를 위하여 프리스트레싱이 도입된 CFRP판의 부착 및 휨거동 특성을 분석하고, CFRP 및 Epoxy 수지의 거동특성을 규명하였다. 또한 CFRP판의 보강방법과 프리스트레싱 수준 등을 실험변수로 설정하여 콘크리트 보의 휨실험을 수행하고, 개발된 해석모델의 결과와 비교․검증하였다. 연구결과 본 해석기법은 충분한 신뢰도를 가지고 있으므로 CFRP를 사용한 보강설계에 효과적으로 적용이 가능하다고 판단된다.

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.

본 연구에서는 탄소섬유접착보강공법의 박리와 연관한 부착특성에 대하여 검토하였다. 그 결과를 요약하면, 온도변화에 따른 변형 특성에서는 바탕 콘크리트의 강도에 관계없이 온도 변화에 따라서 각 재료들의 변형 폭도 커지는 것을 알 수 있었다. 초음파 전파 속도도 온도변화에 따라 작아지는 것으로 나타나 계면에서 박리가 발생하였음을 알 수 있었다. 부착강도는 온도 변화가 클수록 부착강도의 값은 작아지는 것으로 나타났는데, 파괴형태는 계면파괴와 모재파괴 형태로 나타났다. 건습 변화에 따라서는 4사이클까지 각 재료의 변형 및 초음파 전파 속도에서 큰 변화를 나타내지 않아 건습 자체의 반복에는 큰 영향이 없는 것으로 판단된다. 단, 부착강도는 40%정도 저하하는 것으로 나타났지만 비교적 양호한 강도를 나타내었다. 동결융해 시험 결과는 온도변화 요인과 유사한 경향으로서 동결융해 작용을 받을 경우 4사이클 이내에 박리가 일어날 수 있는 것으로 분석되었다.

탄소섬유시트의 부착성능을 조사하는 방법으로써 중앙을 절단한 보 공시체를 이용한 휨 거동 형식의 시험기를 개발하여, 콘크리트의 압축강도를 변수로 정적 재하 실험을 실시하였다. 탄소섬유시트의 파단의 결과를 이용하여 이 시험기의 검증과 함께 전단부착강도의 산출식을 도출하려고 노력 하였다. 그 결과, 첫 번째로 새로운 형식의 시험기에 의한 부착강도시험의 타당성이 증명되었다. 두 번째는 CFS 표면 변형률의 결과로부터 구해진 전단부착강도는 2종류의 경향이 있음이 발견되었다. 그 데이터 중에서 비교적 안정성이 높은 전단부착강도의 평균치는 3.41MPa, 하한치는 2.11MPa이었다. 이번 실험에서는 콘크리트의 강도가 전단부착강도에 미치는 특별한 영향을 볼 수 없었다.

A bismuth-coated carbon fiber microelectrode was prepared using cyclic voltammetry (CV). An analytical application was performed for the copper analysis with Square Wave Stripping Voltammetry (SWSV). Gallic acid n-propyl ester (PG) was used for the complex formation with a copper ion, and electrochemical measurements were performed with a pre-amplifier of a low-current module for nano amper detection. The effects of various parameters on the response were optimized. Analytical working ranges of 0.03-25.9 μgl-1 and 0-25 mgl-1 Cu(II) were obtained. The relative standard deviation at 13 mgl-1 Cu was 0.9% (n = 12) in optimum conditions. The detection limit was found to have been 0.019 μgl-1, with a 30-sec accumulation time. The developed methods were applied to a copper assay in water samples.

CFS로 둘러싸서 외부에서 구속하는 방법은 정적 혹은 지진하중을 받는 철근콘크리트 기둥을 보강하는데 매우 효과적이다. 이러한 CFS 보강법의 신뢰성 있고 경제적인 설계를 위해서는 정확한 CFS 구속콘크리트의 응력-변형률 관계를 파악하는 것이 필요하게 된다. 본 연구에서는 원형단면을 갖는 단주 RC 기둥에 대해서 일축압축 실험을 실시하였다. CFS 면적비, 나선철근 면적비, 그리고 콘크리트 압축강도가 CFS로 구속된 콘크리트의 응력-변형률관계에 대한 영향을 평가하기 위한 실험변수로서 고려되었다. 기둥을 CFS로 횡보강함으로서 콘크리트의 강도 및 연성이 크게 증가되었다. 또한, 나선철근이 배근된 실험체의 강도증가율은 CFS만으로 횡보강된 실험체보다 횡보강성능이 크고 작게 나타났다.

본 연구에서 내부 공간을 확장시키기 위한 평면확장형 공동주택 리모델링에 있어서 기존 슬래브와 신규 슬래브 접합부의 횡방향 하중 전달 성능을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 슬래브의 접합연결재로 후 매립 Dowel 철근을 사용하였다. 기존 슬래브는 철거 예정인 기존 아파트로부터 채취하였으며, 휨성능을 향상시키기 위하여 탄소판(CFRP)으로 보강하였다. 실험결과로부터 후 매립 Dowel 철근으로 접합된 접합부 실험체가 최종파괴 시까지 완전합성거동을 하는 것을 확인하였으며, 충분한 극한성능 및 사용성능을 확보하고 있음을 알 수 있었다.

본 연구의 목적은 CFRP판을 다양한 방법으로 보강한 RC보의 휨거동을 실험적으로 비교․분석하고, 프리스트레싱 보강공법의 실용화를 목적으로 프리스트레싱 보강 RC부재의 휨성능 평가식을 제안하는 것이다. 실험변수로는 CFRP판의 보강방법, 콘크리트 압축강도, 인장철근비 그리고 프리스트레싱 수준 등을 고려하였다. 실험결과 프리스트레싱이 도입되지 않은 실험체는 조기 부착파괴로 인해 탄소판이 콘크리트로부터 탈락하면서 파괴된 반면, 프리스트레싱을 가한 대부분의 실험체는 CFRP판의 파단으로 파괴되었다. 프리스트레싱 보강된 부재의 휨강도를 예측할 수 있는 식을 제안하였으며, 실험결과와의 비교를 통하여 제안식은 휨강도 예측에 있어 충분한 정확도를 확보하고 있음을 확인하였다.

새로운 재료의 적용 실험을 통하여, 탄소섬유 분말 혼입 모르타르 복합 구조체의 파괴예측 자가진단 적용 특성에 대해 검토하였다. 본 연구에서는 자가진단 성능을 부여하기 위해 코크스와 탄소섬유분말(미분쇄 탄소섬유)이 혼입된 전도성 모르타르의 개발 및 자가진단 재료로서의 사용이 제안되었다. 각 하중재하단계에서의 균열발생 전후의 전기저항값과 AE특성치의 변화특성 시험을 통해, 이들 각 인자의 상호 연관성을 검토하였다. 그 결과, 코크스와 탄소섬유분말(미분쇄 탄소섬유)을 사용하여 새롭게 제안된 복합재료는 모르타르 시험체의 파괴 자가진단에 사용이 가능함을 알 수 있었다.

최근 연구들은 특별한 정착장치 없이 실험보 하면을 CFS로 보강한 RC보에 반복하중이 작용하면 보강재 단부 접착계면이 피로파괴 된다고 보고하였다. 본 연구에서는 접착계면의 피로파괴를 지연 또는 방지시켜 피로내구성을 향상시키기 위해 단부측에 U형 밴드를 보강한 후 최대 100만회 피로실험을 실시하였다. 보강보 종류는 CFS를 하면 보강한 1겹 무밴드, 하면 및 단부를 U형 밴드로 보강한 1겹 U밴드와 3겹 U밴드가 있다. 실험변수들로는 단부의 U형 밴드 유무, CFS의 겹수, 정적실험으로부터 구한 정적 최대하중의 60%～90%의 재하하중 범위 등이 있다. 실험결과를 이용하여 파괴모드, 반복횟수-처짐 관계를 비교 분석하였다. 실험 결과에 의하면 단부의 U형 밴드는 접착계면의 부착파괴를 방지하고 콘크리트 모체와 CFS를 일체거동하게 하며, 피로강도 증가에 상당한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

본 연구는 균열이 발생한 R/C보를 탄소섬유시트(Carbon fiber sheet)로 보수했을 경우 시트의 박락과 균열의 확대 및 성장 메커니즘을 조사한 것이다. 실험변수는 하중형식, 재하속도, 사전균열 유무 등이다. 실험에서, 보의 파괴는 전단력 급변에 의한 재하점 직하부의 단차박리의 발전과 전파로 시작됨이 확인되었지만, 파괴기구는 하중형식, 재하속도, 사전균열 유무 등에 영향을 받지 않았다. 특히, 사전균열을 갖는 보의 경우, 균열의 성장은 재하점 직하의 특정한 균열에 집중되고, 이 균열의 확장에 의한 탈착이 보의 파괴를 이끌었다.

본 연구는 탄소섬유시트로 보강된 철근콘크리트 보에 정적하중과 반복하중이 작용할 때의 거동을 다루고 있다. 탄소섬유시트로 보강된 RC보의 정적실험 결과를 기준으로 반복하중 실험을 수행하였다. 반복하중 실험의 변수는 탄소섬유시트 겹수, 단부 U밴드 유무, 반복하중 재하속도 등이 있다. 실험결과를 통해 단조증가하중과 반복하중 하에서의 에너지 소산량과 휨 강성의 변화, 연성특성, 강도특성, 휨 거동 등을 고찰하며, 또한 탄소섬유시트의 파단변형률을 평가하였다. 본 연구에서는 반복하중 실험 결과를 바탕으로 탄소섬유시트로 보강된 RC보의 정적 및 동적 휨 보강 해석 및 설계에 필요한 기초자료를 제시하고자 한다.

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.