The purpose of this study is to analyze flexural strengthening capacity of steel structures using composite materials through the experiment. Until now, A Flexural capacity reinforcing method of steel beams has been used by steel plate appending. The conventional method due to the increase in weight of the reinforcement reduces operation efficiency and welding process cause discomfort which due to the interference of other process. But, the specific gravity of AFRP(Aramid Fiber Reinforced Plastic) strip used as reinforcement in this study is less approximately 20% than steel(SS400) and tensile strength of AFRP is s higher approximately 4 times than steel(SS400). In overseas, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) was used with civil steel structures but, it is difficult to find examples of applying AFRP. In this paper, A experiments were carried out as a variable(development length and thickness of AFRP and CFRP) for flexural strengthening of steel structures.

Concrete filled FRP tubes (CFFT) and reinforced concrete filled FRP tubes (RCFFT) are known to have the capability to enhance structural performance in terms of structural stability, ductility, as well as chemical resistance when compared with conventional concrete members. In this study, we evaluate the structural performance of the CFFT and the RCFFT through flexural tests for the purpose of applying the members as flexural ones. The degree of improvement on the flexural performance of the RCFFT member strengthened by the FRP was analyzed from the flexural tests.

오늘날 일부 아파트, 빌딩, 공연장 등 대형 건축물이 내진설계 의무 규정이 없던 시절에 완공돼 지진 대비 조치가 전혀 갖춰져 있지 않은 건축물이 많다. 이러한 건축물을 보강하는 공법 중 가장 널리 쓰이는 방법은 강판접착공법이다. 강판접착공법에 대해서는 많은 연구가 진행되어 오고 있으나, 보의 구조적 거동에 영향을 미치는 다양한 인자들의 영향이나 강성, 파괴양상 등에 미치는 영향들에 대해서는 체계적인 평가가 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 논문은 앵커에 변수들 준 강판 휨 보강을 앵커접합한 철근콘크리트보에 재하실험을 하여 얻은 자료를 통해 앵커접합에 따른 보의 휨 거동을 연구하여 정립하고자 한다.

Recently, practical application of high tension bar is attempted. The main object of using high tension bar is strengthening of material property and decreasing of steel amount. If using high tension bar which is not a definite yield strength，according to strain ratio of high tension bar tensile and compressive dominate mode ciearly, there being a possibility dividing becoming difficult. Specially, Providing steel ratio of balanced destruction is very difficult. In this study, high tension bar to apply to flexural member and the behavior experiment bending after one, will consider high tension bar the application possible standard of existing.

철근의 부식을 해결하기 위해 철근의 대체 재료로 적용 가능한 FRP에 대한 연구의 적용성이 대두되었다. 그러나 취성적인 성질과 탄성계수가 낮은 단점을 가지고 있어, FRP rebar로 보강된 휨 부재의 사용성 평가 즉 처짐에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 보강비를 변수로 한, CFRP rebar로 보강된 콘크리트 보의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, CFRP rebar로 보강된 실험체는 보강비가 증가함에 따라 내력 및 강성이 증가하는 양상을 보였으며, 철근 실험체와 동일한 단면성능을 발휘하기 위해서는 약 1.3배의 보강비가 요구되는 것으로 나타났다. 또한 유효단면2차모멘트에 대한 기존 제안식의 비교 결과, Bischoff & Scanlon이 제안한 식이 가장 정밀해에 가까운 처짐을 예측하였다.

본 연구는 도로안전 시설물의 풍하중에 의한 손상발생 사례를 토대로 현행 도로안전 시설물의 구조적 휨 성능을 평가하고 이에 대한 부재별 휨 성능개선을 위한 연구이다. 본 연구의 대상구조물로는 대표적인 도로안전시설물이며 풍하중에 대한 선행 피해사례가 밝혀진 방음벽 지주프레임을 대상으로 고려하였으며 이들 지주프레임의 휨 구조성능 및 형상설계에 대한 평가를 우선적으로 수행하였다. 본 연구평가 결과에서 나타난 현행 보강재의 구조적 성능을 토대로 중량 대비 구조적 강성이 우수한 유리섬유 강화플라스틱 (GFRP)을 활용하여 다양한 보강 형태에 따른 성능개선방법을 해석 및 실험적 연구를 통하여 수행하였다. 그 결과 효율적 성능개선을 위한 GFRP 적용방법의 경우 구조적, 시공적 측면에서 효율적인 것으로 평가되었고 자체적인 형상단면 최적설계를 통한 개선방법도 성능보강에 효과적인 것으로 해석적으로 평가되었다. 본 연구에서 적용된 GFRP 단면보강 및 최적형상설계 연구는 향후 노후 도로안전 시설물의 풍하중 또는 태풍으로 인한 피해예방을 위한 기초자료로서 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

철근콘크리트 보에 대한 섬유-강판 복합플레이트의 보강효과를 연구하였다. 합계 12개 철근콘크리트 보 중, 7개는 탄소 섬유-강판 복합플레이트(CSP)로 보강되었으며, 4개는 유리섬유-강판 복합플레이트(GSP)로 보강되었고, 나머지 1개는 비교를 목적으로 보강되지 않았다. 보강보 실험결과, 새로 개발된 섬유-강판 복합플레이트 보강시스템은 보강재의 조기탈락을 제어하여 연성파괴를 유도하는 것으로 나타났다. 본 연구에 사용된 CSP 보강보의 연성지수는 GSP 보강보의 연성지수는 로 측정되었다. ESP 보강보 및 GSP 보강보의 최대하중은 보강하지 않은 기준보에 비해 각각 115%, 107% 향상된 것으로 측정되었다. 또한, 보강보 실험과 해석 결과들은 잘 일치하는 것으로 나타났다.

TR-CFT(Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥은 CFT 기둥의 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강을 하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 기둥부재이다. 본 연구에서는TR-CFT 기둥의 휨내력 산정을 위한 설계식을 제안하였다. CFT 기둥의 ACI 설계식은 강관내부에 발생하는 콘크리트의 구속효과를 고려하지 않아 저평가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 구속효과를 고려한 콘크리트의 응력-변형률 곡선를 이용하여 CFT 기둥과 TR-CFT 기둥의 휨내력 산정식을 제안했으며 해석에 의한 예측 값들은 실험값과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

성능보장설계는 교각이 완전한 소성회전성능을 발휘할 때까지 다른 구조요소들과 교각 자체가 취성파괴 되지 않도록 설계하여 교량 전체 시스템의 연성파괴를 보장하기 위한 것으로서, 현행 도로교설계기준에는 명시적으로 규정되어 있지 않으나 대부분의 외국 교량내진설계기준에 채택되어 있다. 성능보장설계에서는 철근콘크리트 교각의 휨 초과강도를 구하고 이를 변환한 전단력을 교각, 기초, 말뚝에 작용하는 횡하중 설계전단력으로 결정하여 교각의 전단설계, 기초설계, 말뚝설계를 수행하도록 규정한다. 이 때 교각의 최대 소성모멘트를 결정하는 방법은 설계기준별로 각기 다른데, 이는 각 국의 재료 시공환경이 다르기 때문이다. 본 연구에서는 국내에서 사용하는 철근의 인장강도 측정치 3,407개와 콘크리트 압축강도 측정치 5,405개의 분석을 통하여 재료 초과강도계수를 제안하였고, 이를 적용하여 휨 초과강도를 결정하는 방법을 제시하였으며, 1,500개의 교각단면에 대한 모멘트-곡률 해석을 수행한 후 통계분석을 통하여 우리나라 실정에 적합한 초과강도계수를 제안하였다.

최근 FRP Plate를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수보강 방법으로 많은 연구가 수행되어 왔다. 이러한 FRP Plate로 보강된 구조물의 경우 보강재 단부의 조기탈락에 대한 문제점이 많은 연구를 통하여 지적되었다. 본 논문은 이러한 보강재 단부의 조기탈락에 대한 대안으로 CFRP Plate 외부부착공법에 있어서 단부를 보강철물을 이용하여 2차적으로 보강하는 방법 및 CFRP-Rod 표면매립공법으로 횝 보강된 철근콘크리트 보의 구조적 거동 및 휨 보강 성능을 파악하는데 그 목적이 있다. 또한 보강 방법에 따른 효과적인 휨 보강 성능을 파악하기 위하여 CFRP Plate 외부부착공법과 CFRP-Rod 표면매립공법을 실험을 통하여 이를 비교 고찰하여 휨 보강 성능효과를 알아본다.

본 연구에서는 사각형 모듈의 인발성형된 복합재료 바닥판의 휨 거동에 대한 해석 모델을 개발하였다. FRP 바닥판의 해석 모델은 FSDT 평판 이론을 기반으로 임의 적층각을 지닌 FRP 바닥판의 처짐을 예측할 수 있었다. 수치적 예제에서는 네 변이 단순 지지된 등분포 하중을 받는 사각형 모듈의 FRP 바닥판을 2차원 평판 유한 요소해석을 적용하여 수행하였고, 해석 결과에 대해서는 바닥판 길이-높이의 비와 화이버 각도의 변화에 따른 효과에 대해 역점을 두고 다루었다. 연구 결과, 본 연구에서 제안한 해석 모델이 FRP 바닥판의 휨 거동을 해석하고 예측하는데 효과적이고 정확하다는 것이 입증되었다. 또한, FRP 바닥판의 높이가 높아질수록 plate 해석 이론에 있어서 일차전단변형이론(First order Shear Deformable laminated plate Theory : FSDT)이 아닌 고차전단변형(Higher order Shear Deformable plate Theory : HSDT)의 필요성에 대해 언급하였다.

Repaired RC flexural members with ductile cementitious composite are numerically simulated to understand the improved performance in post-peak behavior. Also, stress distributions along steel reinforcements and crack width on the tensile surface are monitored to understand the effect of using ductile cementitious composite as a repair material. The results provide durability characteristics of repaired structures under flexural loading condition.

본 연구는 아스팔트 덧씌우기 포장에 야기되는 반사균열 실내 시험을 통해 여러 보강된 혼합물의 반사균열 저항성에 따른 피로수명을 추정하기 위해 수행되었다. 아스팔트 개질재로는 LDPE, SBS 및 카본블랙을 이용하였고 보강재로는 합성섬유(PF), 비닐(PV), 그리드 (GG)를 이용하였다. 공시체 몰드 바닥에 보강재를 미리 깐후 배합설계를 통해 얻은 아스팔트 혼합물을 부어 공시체를 제조하였다. 반복하중 하에서 균열이 있는 시멘트 콘크리트 위에 부착된 아스팔트 콘크리트 공시체 하단의 수평변위를 측정하여 각 혼합물별 균열지연에 따른 반사균열 피로수명을 추정하였다. 본 연구의 반사균열 실험 결과를 토대로 균열진전에 따른 각 혼합물별 피로수명에 대하여 이론적인 예측식을 개발 제안하였으며 예측식에 의한 추정치와 실측치와의 상관관계가 상당히 높게 ($r^2=0.95$이상) 나타났다.

본 연구는 아스팔트 덧씌우기 포장에 야기되는 반사균열 실내 시험을 통해 여러 보강된 혼합물의 반사균열 저항성에 따른 피로수명을 추정하기 위해 수행되었다. 아스팔트 개질재로는 LDPE, SBS 및 카본블랙을 이용하였고 보강재로는 합성섬유(PF), 비닐(PV), 그리드 (GG)를 이용하였다. 공시체 몰드 바닥에 보강재를 미리 깐후 배합설계를 통해 얻은 아스팔트 혼합물을 부어 공시체를 제조하였다. 반복하중 하에서 균열이 있는 시멘트 콘크리트 위에 부착된 아스팔트 콘크리트 공시체 하단의 수평변위를 측정하여 각 혼합물별 균열지연에 따른 반사균열 피로수명을 추정하였다. 본 연구의 반사균열 실험 결과를 토대로 균열진전에 따른 각 혼합물별 피로수명에 대하여 이론적인 예측식을 개발 제안하였으며 예측식에 의한 추정치와 실측치와의 상관관계가 상당히 높게 (r2=0.95이상) 나타났다.

지진의 시간적인 요인, 즉 반복하중효과와 이에 따른 누적소성변위를 고려하기 위하여 에너지 평형에 근거한 해석방법이 개발되었다 본 논문에서는 내진 설계되지 않은 골조 기둥의 파괴유형에 주목하고자 한다. 이를 위하여 기둥의 휨강도저감모델이 제안되는데 파괴유형별로는 콘크리트에의한 파괴 주근의 부착/정착강도 파괴 및 저사이클피로에 의한 주근의 파단등을 고려하였다 에너지에 근거한 모델에 의하여 예측된 응답과 실험결과를 비교하였으며 이론과 실험간의 응답과 파괴유형이 서로 매우 가까움을 확인하였다.

반복회수에 대한 하중-변형률 선도로부터 구산 잔류변형률의 비교 결과에서 피로하중하의 GFRP관의 강성은 GFRP관의 유리섬유의 적층수가 클수록 크게 나타났으며, 이러한 현상은 피로파괴 직전까지 나타났다. 아울러 본 피로실험 결과를 회귀분석하여 구한 S-N선도에 의하면 정적극한강도 백분율에 대한 피로강도는 GFRP관의 유리섬유 적층수가 증가할수록 증가하였으며, 유리섬유의 적층수가 15, 25, 35층인 GFRP관의 반복회수 200만회에 대한 피로강도는 정적극한강도는 각각 약 75.2%, 79.5%, 84.2%로 나타났다.

SFRC 보의 휩 거동에 대한 이론적인 해석이 제시되었다. Critica1 re믿.on내의 곡훌 변화와 균열 양상 이 고려 되었으며 이률 위해 SFRC 의 압축 용력-변형도와 륙히 SFRC 의 인장 최대하중 후 용력-균 열 열 림 관계 (strss-crack .0야ning relati.onships)로 표현된 인 장 constitutive 모댈 이 비 선형 휩 해 석 에 이용되었다. 제시된 모델의 해석치는 실험치와 비교할 때 만족스러웠으며 이 모델율 이용， SFRC보의 휩 거동에 미치는 여러 영향들과 위험 단면 (αitical secti.on)의 거동이 고찰되었다. 또한 단순 관찰과 흉 계적인 접근을 통해 SFRC 보의 휩 거동에 큰 영향을 미치는 변수(pararneters)률율 찾아 내었다.

본 연구에서는 단일강섬유와 하이브리드강섬유로 보강된 UHPC의 휨강도 및 연성을 평가하기 위해 세 개의 휨파괴형 보에 대한 4점 가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 단일섬유로 보강된 UHPC보다 하이브리드 섬유로 보강된 UHPC가 강도 및 연성 모든 측면에서 더 우수한 구조성능을 보유한 것으로 나타났다. 설계시의 안전성에 대해 평가하기 위하여, K-UHPC 구조설계지침에서 제공하는 방법에 따라 실험 체의 강도와 연성을 평가해본 결과 현재의 재료모델은 강도에 대해서는 보수적으로 평가할 수 있으나 연성에 대해서는 과대평가하는 것으로 나타났다.

이 연구에서는 고인성 섬유보강 콘크리트의 직접인장거동으로부터 부재단면에 대한 적층단면해석기법을 통해 휨인장거동을 예측해 보고자 하였다. 고인성 섬유보강 콘크리트의 압축 및 인장거동에 대한 기존의 실험결과를 토대로 압축 및 인장 거동 모델을 구성하였으며, 일반적인 콘크리트 휨시험의 경우를 대상으로 하중-처짐 관계를 도출하였다. 그 결과, 동일한 압축강도의 일반콘크리트와 비교했을 때 4배의 휨인장강도를 보이고 최대하중에서의 처짐도 2mm에 도달하는 것을 예측할 수 있었다.