콘크리트는 안전성과 경제성이 우수한 재료로 인식되어 많은 사회기반시설물의 건설재료로 이용되어 왔으나, 최근에는 노후화 현상 등으로 인한 성능저하가 발생하고 있으며 이는 직·간접적으로 경제적·인명적 피해의 원인이 되기 때문에 여러 가지 보강을 실시하고 있다. 본 연구에서는 복합섬유소재를 활용하는 보강공법을 포함한 다양한 보강공법에 대한 성능비교 실험연구를 수행하고 분석하였다.

In this paper, the hybrid prefabricated retrofit method is suggested and examined. Six specimens were manufactured in order to evaluate their flexural performance of RC beams. Test parameters include the added beam depth, the thickness of bottom plate, the number of the steel plate with openings. The effects of these parameters on the flexural performance of reinforced concrete beams were examined. The load-deflection behavior and modes of cracks are presented from the test results. At the test result, the flexural capacity and the ductility of the hybrid prefabricated retrofit method was increased satbly. Also, comparing the flexural performance of RC beam and retrofitted RC beams, it was increased that the flexural strength is about 3.3 times, the ductility is about 2.55 times, and energy dissipation capacity is about 7.34 times.

최근 국내 구조물들의 노후화가 진행됨에 따라 구조물 보강과 관련된 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. FRP보강은 노후화가 진행되어 성능이 저하된 구조물을 보강하는데 사용되며 주로 유리섬유를 사용한다. 그러나 이 유리섬유는 환경적 재 활용의 문제점이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 우수한 현무암 섬유를 활용한 휨 보강 플레이트 적용방법과 기존 FRP 외부부착의 문제점을 해소하기 위하여 연성 코팅용 보강페인트를 활용한 휨 보강 페인팅 적용방법을 통하여 각각의 경우에 대한 3점 휨 시험을 통하여 보강성능을 평가, 비교하였다. 그 결과 BFRP 보강의 경우 무보강 시험체에 비하여 약 1.2배 높은 강성 값을 나타내었고 콘크리트-BFRP 계면 부착력에 의한 연성효과도 나타났다. 반면 연성 코팅 보강페인팅 적용을 통한 휨 보강의 경우, 무보강 시험체에 비하여 약간의 개선효과는 나타났으나 실험체 제작의 오차 등을 고려할 때 실질적인 보강효과는 크게 나타나지 않았다. 따라서 연성 코팅페인팅을 활용한 보강방법의 경우, 향후 다양한 시공조건에 따른 추가연구가 필요할 것으로 판단된다.

In this study, we will develop a hybrid cross-sectional shape of steel inserted type glued-laminated timber that can improve the strength of structural glued-laminated timber and maximize the ductility by using steel plate with excellent tensile and deformation ability. A total of three specimens were fabricated and the flexural performance test was carried out to evaluate the structural performance of the steel inserted type glued-laminated timber. In order to compare the effect of steel inserted glued-laminated timber, one structural glued-laminated timber test specimen composed of pure wood was manufactured. In addition, in order to evaluate the adhesion performance of the steel inserted, one each of a screw joint test specimen and a polyurethane joint test specimen was prepared. As a result, all the specimens showed the initial crack in the finger joint near the force point. This has been shown to be a cause of crack diffusion and strength degradation. The use of finger joints in the maximum moment section is considered to affect the strength and ductility of the glued-laminated timber beam. Polyurethane-adhesive steel inserted glued-laminated timber showed fully-composite behavior with little horizontal separation between the steel plate and glued-laminated timber until the maximum load was reached. This method has been shown to exhibit sufficient retention bending performance.

경량화 설계 및 자유로운 성형이 가능하고 유사연성의 장점을 가지는 직물보강 콘크리트는 철근콘크리트의 대체재로 큰 기대를 모으고 있다. 본 연구에서는 탄소 직물을 보강한 콘크리트 복합체 (TRC) 패널의 휨 특성을 살펴보고, 탄소 직물의 배치 위치 변수에 따른 차이를 살펴보기 위해 TRC 시험체를 제작하고 4점 재하 휨실험을 수행하였다. 또한, 일반 철근콘크리트 개념을 바탕으로 시험체의 휨 거동을 수치계산 결과와 실험결과를 비교하였다. 실험 결과, 콘크리트 매트릭스에서 탄소 직물간 의 부착파괴로 인해 TRC 패널의 큰 휨강도 감소와 내하력 감소가 나타났고, 탄소 직물을 시험체 하부로 편심 배치한 경우 휨 성능의 감소를 다소 줄일 수 있었다. TRC 패널의 수치계산 결과, 초기 거동에서는 휨실험 결과와 유사한 거동을 나타내었지만, 두 번째 균열의 발생 이후부터는 부착파괴의 발생으로 거동의 큰 차이를 나타내었다.

직물섬유 보강 콘크리트(textile reinforced concrete, TRC)는 콘크리트 매트릭스를 직물섬유로 보강한 복합재료로 높은 강도 및 우수한 연성을 발휘한다. 본 논문에서는 TRC로 보강된 구조 부재의 성능 평가를 위해 그 유효물성치를 멀티스케일에 기반한 해석적 방법을 통해 평가하였다. 유효물성치 산정을 위해 감소차수모델(reduced order model)에 기반한 3차원 유닛셀 유 한요소해석법을 이용하였다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였 다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였으며, 이의 정확성을 평가 하기 위해 TRC 복합패널의 4점 휨실험을 수행하고 그 결과를 유한요소 해석결과와 비교 및 분석하였다.

AU(A plus U-shaped) composite beam was developed for reducing the story height in the residential buildings, and saving the cosrtuction cost of floor structures. Structural performance and economic feasibility of the composite beam have been sufficiently approved through the structural experiments and the analytical studies. Fire safety for the practical application of the composite beam has also been verified through the fire resistance tests and the heat transfer analyses. In this study 2-points bending tests were performed on the four specimens already tested for fire resistance to evaluate the residual bending strength of AU composite beam after fire accident. The same bending test was performed on the one fresh specimen having the same section and span of the specimens for practically comparative study.

본 연구에서는 내진성능향상을 목표로 CNT-복합소재로 보강된 콘크리트 구조물의 휨 인장 거동을 다루었다. 다양한 CNT 함유량에 따른 복합소재의 재료적 물성은 수정된 Halpin-Tasi 모델을 적용하여 멀티스케일해석 이론으로부터 도출하였다. 휨인장 시험은 복합소재의 종류, CNT 함유비율, 도포제의 유무, 그리고 보강 방법에 따라서 수행하였다. 변수 실험 결과는 CNT-복합재로 보강된 콘크리트 구조의 향상된 휨인장 거동에 대하여 CNT 함유량과 적절한 도포제의 적용 (부착)의 중요성을 보여주었다.

현대 섬유 기술의 발전으로 박리에 의한 복합체 파괴 가능성을 줄일 수 있고, 복합체의 전단강도를 향상시킬 수 있는 있는 3차원 직물섬유를 제작할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 3D 직물섬유의 시멘트 기반 복합체 적용 가능성을 살펴보기 위해 3D 직물섬유의 종류, 매트릭스의 종류, 보 부재 높이를 변수로 한 3D 직물섬유 보강 모르타르 보 시험체를 제작하고 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과, 3D 직물섬유 보강 모르타르 부재는 전형적인 직물섬유 보강 콘크리트의 휨거동과 유사한 결과를 나타내었다. 3D 직물섬유 보강을 통해 보 부재의 휨강성 및 휨인성이 향상되었고, 6mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체가 4mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체 보다 더 높은 휨강도 및 휨인성을 보였다. 3D 직물섬유 보강 모르타르의 휨강도 및 휨인성을 보다 향상시키기 위해서는 높은 인장강도와 탄성계수를 가지는 섬유의 적용, 섬유량의 증가, 인장단에 가까운 섬유의 배치가 필요하다.

본 연구에서는 현장에서 사용되는 온실 강관의 이음 방법에 대해 휨성능을 평가하고 그 결과를 바탕으로 가장 휨성능이 우수한 이음 방법을 알아보았다. 실험 결과, 모든 실험체는 이음이 없는 실험체 보다 휨성능이 작았다. 그러나 모든 실험체의 최대 휨모멘트는 이음이 없는 실험체 소성모멘트의 1.07~1.3정도로 나타났다. 또한 연결 방법에 따른 결과는 연결핀 보다 인발 실험체가 상대적으로 큰 휨성능을 보였다. 현장 이음 방법의 파괴 모드는 연결핀과 강관 끝부분의 응력집중에 의한 국부좌굴이 지배적이었다. 현장시공 시 강관을 절단 후 연결할 경우, 이음 없이 사용하는 것이 가장 우수한 휨성능을 발휘하지만 부득이 강관을 절단할 경우는 연결핀보다는 인발 강관에 직결나사로 고정한 이음 방법(SPJ-F)으로 시공하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

단면증대공법은 경제성과 시공상 보편적으로 사용되는 공법으로 우리나라의 철근콘크리트 기둥을 보강하기 위한 공법으로 널리 사용되어 왔다. 이와 관련하여 단면증대된 부재의 성능에 관한 실험적 또는 해석적 연구는 수행된 사례가 있으나, 휨성능과 단면증대 부분의 표면거칠기 범위의 상관관계에 대한 연구는 수행되지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 단면증대된 보의 휨성능을 평가하기 위해 표면거칠기의 범위를 변수로 한 단면증대보의 휨실험을 수행하였다. 그 결과는 다음과 같다. (1) 시공에서 사용되는 방법에 따라 거칠기 처리가 된 표면의 거칠기 이력을 분석한 결과 인접 산과 골의 차이는 6mm를 초과하였다. (2) 거칠기 이력이 측정된 거리가 600mm를 초과하연, 거칠기 지표는 일관된 결과를 나타내었다. (3) 표면거칠기처리를 하지 않은 보의 휨성능과 비교할 때, 표면거칠기가 된 보의 휨강성은 25%증가하고, 항복강도는 9%, 최대강도는 6%증가하였다. (4) 모든 시험편은 표면거칠기 처리의 유무에 상관없이 단면해석결과 나타난 항복강도보다 높은 강도를 나타내었다.

In this paper, four point bending tests were carried out to analyse flexural strengthening effect by CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) layers for I shape PFRP (Pultruded Fiber Reinforced polymer) flexural member retrofitted with CFRP sheet. Comparing load-displacement relation and sectional stress distribution, the flexural strengthening effect by the number of CFRP layers was founded.

Recently, composite beams have been developed in which concrete is filled in a U-shaped steel plate for saving height of story. And due to high flexural stiffness and bending strength, it is widely applied in the field where high load and long span are required. The AU composite beam was improved the instability of the existing beams because it makes a closed section by attaching a cover type shear connection to the existing U - shaped composite beam with open upper section. In this study, AU composite beam resisted by composite-section during the using phase was evaluated the safety through the finite element analysis. The analysis is performed on the five specimens of AU composite beams according to applied deck-system and compared with the results of 2 - point bending test. As a result of the analysis, behavior of beam was shown by integrated composite section. And the evaluation of flexible capacity was p

Numerical analysis was performed to evaluate for reinforcing performance of RC beams in flexure strengthened with Textile Reinforced Mortar (TRM) in this study. New bond strength model for TRM based on the model proposed by Teng et al. was suggested to predict the flexural behavior of RC beams and effective stress in accordance with debonding of TRM. And reduce factor of 0.729 was suggested by investigation of results on the bending test of RC beams strengthened with TRM. Reliability of proposed bond strength model was verified through the comparisons between collected test results and predicted results about the ultimate load of RC beams occurred by debonding of TRM. The ratios of predicted results on the total experimental results, the average and coefficient of variation were 1.00 and 0.094, respectively. Also, nonlinear analysis method proposed by Cho et al. was used to predict the displacement at the cross-section of mid-span for RC beams in flexure strengthened with TRM. At the three state of the RC beams such as occurrence of initial flexural crack in tensile concrete, yield of tensile rebar, and ultimate in accordance with debonding of TRM. Displacements of beams were calculated at the three state and load-displacement curves by predicted results were compared to the collected test results.