본 논문에서는 강도를 향상시키기 위하여 탄소섬유쉬트를 압축하여 제작된 탄소섬유 판재을 이용하여 철근 콘크리트 보의 휨내력 향상과 이력거동에 미치는 영향을 규명하기 위하여 실험을 수행하였다. 실험의 주된 변수는 탄소섬유판재의 단면의 크기, 보강전에 철근콘크리트 보의 손상정도이다. 특히 보의 손상정도는 보가 과하중에 의해 손상을 받은 경우를 대상으로 하고 있으며 손상정도는 보의 최대 휨 내력의 30%, 60%, 100%로 하고 있으며 비교를 위하여 손상받지 않은 보도 실험하였다. 얻어진 결론은 탄소섬유판으로 보강한 경우는 보강하지 않은 보에 비해 강도는 상승하나 최대하중점에서의 변형은 감소하고 있으며, 연성에 있어서는 대등한 값을 나타내고 있다.

최근 콘크리트 균열선단에서 균열의 발생을 억제하거나 균열 발생시 균열폭을 제어하고 일정부분 하중저항 능력을 향상시킬 목적으로 다양한 형태의 강섬유(Steel Fiber)를 혼입하는 방법이 개발되어 사용되고 있다. 강섬유 보강 철근콘크리트보(SFRC; Steel Fiber Reinforced Concrete)의 복잡한 파괴역학적 성질에 의한 불확실성 통이 내재되어 있다. 본 연구에서는 SFRC보의 불확식성을 고려하는 신뢰성 해석을 수행하였다. 이를 위해 강도 한계상태모형을 제시하였고, 한계상태함수에 포함된 각종 확률변수들에 대한 통계적 특정값을 국내외 관련 문헌을 근거하여 수집, 제시하였다. 향후 추가적인 관련정보가 수집되면 보다 개선된 통계적 특성값을 제공 할 수 있도록 Blayseian Updating 기법을 사용하여 실험결과로부터 불확실성을 개선하는 과정을 제시하였다. 뿐만 아니라 피로신뢰성의 해석을 위해 피로파괴확률식을 제안하고 필요한 통계적 특성 값을 제시하였다.

최근 FRP(fibre-reinfored plastic)를 이용하여 기존 RC구조물을 보수보강하는 방법이 각광받고 있다. CFRP plate나 sheet의 형태로 외부에 부착하는 방법이 FRP보강의 주류를 이루어 왔으나, 판단부에서 발생되는 응력집중으로 부착판이 박락하여 조기 파괴되는 경우가 많은 연구를 통해서 밝혀졌다. 따라서 기존 콘크리트구조물에 홈을 형성하여 FRP막대의 형태로 외부에 매립함으로써 이러한 조기파괴의 개선하려는 공법이 개발되었다. 본 실험은 이러한 매립형공법의 보강효율을 조사하고, 각국에서 제시하고 있는 기존 휨 이론에 대한 적용여부를 검토함에 그 목적이 있다.

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 최근 개발된 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPSFRC)의 압축연화 거동을 실험을 통해 측정하였다. 압축 연화곡선을 안정적으로 측정하기 위해 실험체의 횡 방향 변형을 제어하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 UHPFRC의 배 합은 모두 세 가지(M1, M2, M3)이며, 평균 압축강도는 각각 순서대로 131.0, 161.6, 171.5 MPa로 측정되었다. 압축강도와 섬유함유량에 따라 압축연화곡선의 거동이 다르게 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.

본 연구는 직물섬유의 배치에 따른 직물섬유 보강 콘크리트의 휨 특성을 알아보기 위하여 세 가지 변수에 대하여 휨 실험을 수행하였다. 복합체의 인장부에 근접한 위치에 직물섬유가 배치될 경우 극한하중이 증가하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 강섬유로 보강한 고강도 콘크리트의 인장 특성에 관한 실험 연구를 수행하였다. 부피비 1%의 강섬유를 혼입하여 직접인장강도 시편과 3점 하중재하 휨 실험을 위한 프리즘 시편을 제작하였다. 제작된 시편은 균열 유도를 위하여 시편 중앙에 노치를 설정하였으며, 각 평가방법에 따라 실험을 수행하였다. 우선, 콘크리트의 균열 후 거동 특성을 파악하기 위하여 직접인장강도 실험을 수행하여 응력-변형률 곡선을 분석하였으며, 3점 하중재하 휨 실험을 통하여 하중-CMOD 곡선을 얻고, 역해석을 수행하여 응력-변형률 곡선을 분석하였다.

이 연구에서는 철근콘크리트 부재에서 일반콘크리트를 대신하여 고인성 섬유보강 콘크리트를 사용하였을 때의 내진성능 향상효과를 평가하고자 하였다. 일정한 크기의 축하중을 받는 상태에서 단자유도 RC기둥 부재의 비선형 Push-Over 해석 방법을 적용하여 내진성능평가를 실시하였다, 일반콘크리트를 사용한 경우와 안장변형률성능에 따라 네 가지 고인성 섬유보강 콘크리트를 적용하여 그 거동을 비교하였다. 해석결과, 고인성 섬유보강 콘크리트를 사용한 철근콘크리트 기둥부재는 인장변형률성능이 거의 없는 일반 콘크리트를 사용한 철근콘크리트 기둥부재와 비교했을 때, 항복하중은 25~37% 크게 나타났으며, 변위연성도도 6.0~8.3% 크게 나타나는 것을 확인하였다.

강재 기둥과 강섬유보강 콘크리트(SFRC) 기둥의 주근을 볼트 접합시키는 상세에서 접합면에 작용하는 축응력이 주근에 전달되는 메커니즘을 분석하기 위하여, 국부압축실험을 실시하였다. 국부실험체의 강섬유보강비는 1.0%를 적용하였으며, 실험체 변수는 기둥의 폭:높이비와 단면 가력조건 등이다. 국부압축 실험결과, 높이증가에 따른 평균 최대 축응력이 증가하는 것으로 나타났다.

콘크리트 구조물은 시간이 지남에 따라 다양한 원인에 의해 성능이 저하된다. 국내 수많은 구조물들은 1970년대에 급속히 건설되어 현재 노후구조물로서 성능이 저하되어 이에 따른 안정성 문제에 관심과 우려가 발생하고 있다. 이에 따른 성능이 저하된 구조물에 대하여 FRP를 활용한 보강 공법은 구조적인 단점과 경제적인 단점 등 부정적인 요인이 존재하여 현재 새로운 건설소재 및 보강공법 개발의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 우레탄계 코팅제를 적용하여 2mm이하 현무암 단섬유를 함침, 새로운 보강방법을 연구하였으며 이들 보강공법의 휨 성능개선에 대하여 실험을 통해 평가하였다.

본 연구는 강섬유의 인장강도 및 형상비가 고강도 및 보통강도 강섬유보강 콘크리트(Steel fiber-reinforced concrete, SFRC)의 압축 및 휨 거동에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실시되었다. 또한 본 연구에서는 가력속도에 따른 SFRC의 압축거동을 평가하였다. 이를 위해 총 4종류의 강섬유가 설계기준 압축강도 35 및 60 MPa급 SFRC에 각각 사용되었다. 압축거동 평가를 위해 지름 150 mm 및 높이 300 mm의 원주형 공시체를 사용하였으며, 단면 150×150 mm 및 지간 450 mm의 각주형 공시체를 사용하여 휨 거동 평가를 실시하였다. 실험결과 강섬유의 혼입은 콘크리트의 인성을 크게 향상시키는 것으로 나타났으며, 고강도 강섬유의 사용은 고강도 SFRC의 성능개선에 효과적인 것으로 나타났다. 아울러 본 연구에서는 SFRC의 휨 인성지수에 근거한 압축인성지수 산정기법을 제안하였다.

This paper describes the effect of tensile strength and aspect ratio of fiber on compressive and flexural toughness index of high- and normal-strength steel fiber-reinforced concrete(SFRC). For this purpose, eight types of SFRC mixtures were made and tested. Test results indicate that the compressive and flexural toughness index of SFRC increased with increasing in tensile strength and aspect ratio of steel fiber.

일반적인 고인성․고성능 시멘트 복합재료의 경우 균질한 재료분포를 위하여 기본적으로 굵은 골재를 배재하는 경향이 있다. 그러나, 굵은 골재를 배재한 섬유 복합 시멘트 모르타르의 경우 재료의 탄성계수가 낮으며 단위시멘트량이 높아 경제성과 효율이 낮은 배합이기 때문에 대량으로 신규 구조물에 적용하기 힘들다. 따라서, 본 연구에서는 적절한 수준의 굵은 골재를 혼입하였지만 여전히 휨인성과 휨강도는 확보하고 있는 동시에, 균열 분산성능도 보유하고 있는 고인성 섬유보강 콘크리트에 대한 개발 연구를 수행하였다. 굵은 골재의 혼입량을 실험 변수로 실험 연구를 수행하였고, 결과에 따르면 고인성 모르타르의 기본 배합에 굵은골재를 잔골재의 25%중량비로 추가한 경우에서 가장 좋은 휨인성 그리고 균열분산 특성을 나타내었다. PVA섬유는 균열분산과 연성 증진에 효과적이었고, 강섬유 섬유의 경우 균열분산보다는 강도 증진에 효과적이었다.

콘크리트의 낮은 인장강도 및 균열제어 능력 등의 약한 재료성질을 개선하기 위하여 수년간 하이브리드 섬유보강 콘크리트에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 비정질 강섬유와 유기섬유를 이용한 하이브리드 섬유보강 콘크리트에 관한 연구는 이루어지지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구의 목적은 비정질 강섬유와 유기섬유로서 폴리아미드 섬유를 이용한 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 압축강도, 장기 건조수축 및 내동해성을 평가하는 것이다. 이를 위하여 목표 압축강도 40 및 60 MPa 각각에 대해서 하이브리드 섬유 혼입률을 전체 체적비로 1.0%로 설정하여 비정질 강섬유와 폴리아미드 섬유를 이용한 하이브리드 섬유보강 콘크리트를 제작하였다. 제작된 하이브리드 섬유보강 콘크리트의 장기 건조수축 및 내동해성을 평가한 결과, 재령 365일 및 730일에서의 장기 길이변화율은 플레인 콘크리트보다 각각 30%, 25% 이상 감소된 것으로 나타났으며, 동결융해 300 사이클 후의 내구성 지수는 90% 이상으로, 내동해성이 있는 것으로 나타났다.

기존 콘크리트 구조물의 노후화 또는 지진과 같은 외부 하중에 의하여 구조물의 구조 성능이 저하되기 때문에, 기존 건물의 보수 및 보강 연구는 중요하다. 외부부착 탄소섬유 보강 공법과 같은 효율적인 보수 공법을 사용하면 경제적으로 콘크리트 구조물의 구조 성능을 높일 수 있다. 따라서 외부부착 탄소섬유를 사용한 콘크리트 부재의 실험 연구는 많이 진행되었다. 특히, 콘크리트 보를 사용한 전단 보강에 관한 연구는 탄소섬유의 양, 부착 각도, 스트립의 폭, 그리고 재료간의 상호작용에 관한 것이었다. 하지만 선행된 연구에 비하여 탄소섬유의 이 방향 레이아웃에 관한 다양한 변수 연구는 부족한 상황이다. 따라서 이 연구에서는 이 방향 레이아웃 외부부착 탄소섬유 공법을 사용하여 콘크리트 보의 전단보강 효과를 검증하였다. 이 방향 레이아웃의 보강 효과는 스터럽과의 전단 기여도, 실험체의 전단 거동과 보강 시점에 따른 최대 내력의 비교를 통하여 이루어졌다.

This paper presents the tensile strength characteristics of glass fiber reinforced concrete. The tensile strength and flexural strength of glass fiber reinforced concrete are investigated with various mixing ratio of glass fiber. The tensile strength increases 55∼620% and the flexural strength increases 55∼77%.

This paper describes the effect of steel fiber volume fraction and aspect ratio on mechanical properties of SFRC with compressive strength of 40 MPa. In this study, The fiber volume fractions consist of 0.25%, 0.50% and 0.75% and aspect ratios are 64 and 80 used. The prisms with 150×150×550 mm were made and tested in accordance with EN-14651. Test results show that the superior flexural performance was observed in SFRC with higher fiber volume fraction and aspect ratio.

The paper presents the experimental investigation on the flexural behavior of Textile Reinforced Concrete (TRC) composite pannel. This new composite material has been developed to improve the structural performance of RC columns. The mechanical behavior under static loading of the composite elements is evaluated through the flexural testing. The first set of specimens was a normal concrete element without the textile. The second set of specimens was strengthened by 3D textile fabric. Testing data are analyzed to investigate the performance of the 3D textile reinforced concrete specimens compared to the performance of the normal elements.