우리나라는 남북 분단으로 인한 특수한 군사적 대치 상황과 최근 연평도 폭격사건 등 인명 및 재산피해 또한 발생하고 있으며, 군사시설물에 대한 방호·방폭 기능 향상을 위한 국가 차원의 대책이 필요한 상황 이다. 또한 폭발사고의 위험성이 상존하고 있는 석유화학 관련 산업의 해당 시설물 및 주변 건물의 안전 확보 차원의 다양한 방호 ․ 방폭 관련 수요가 증가하고 있으며, 민간 대형 시설물에서도 방호 ․ 방폭 안전성 기능을 확보하는 방식으로 정책의 변화가 이루어지고 있다. 방호 ․ 방폭의 전통적 설계방식은 구조물의 두께를 증가시킴으로써 안전성을 확보하는 것으로써, 일반 민간 시설물과 같이 건축구조물용 자재 및 부재 두께의 제약을 받는 여건에는 직접 적용이 힘들기 때문 에, 이를 고려한 고성능의 방호 ․ 방폭용 자재의 개발이 필요한 실정이다. 일반 건축물 및 시설물의 부재 두께에 대한 여건을 고려한 방호 ․ 방폭 성능 향상 재료개발 및 공법 개발이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 구조물 전체에 강섬유를 다량 함유하여 방호 ․ 방폭 성능을 향상시키기 위해 기포를 혼입하여 섬유의 최대 혼입율 및 분산성 평가를 진행하였다. 분산성 시험은 별도의 규정된 시험 방법이 없기 때문에 섬유 뭉침 현상을 육안으로 판단하여 실험하였 으며, 기포 혼입을 통해 공기량을 25%~30% 가량 혼입 한 상태에서 최대 섬유의 혼입율을 평가 하였다. 체적대비 1.0% 단위로 섬유를 혼입하여 최대 5.0% 까지 혼입하여 분산유무를 판단한 결과 최대 4.0%까 지 혼입이 가능할 것으로 판단되었다. 분산성 시험 결과 나타난 최대 혼입율인 4.0% 혼입 시 실제 혼입율은 3.3%로 나타나 섬유 혼입이 높아 질수록 실제 혼입은 다소 떨어지는 결과를 나타냈다. 그림 1은 목표 혼입율 대비 실제 섬유의 혼입율을 나타낸 그래프이다.

최근 신설도로의 증가로 도로의 총 연장이 급증하여 현재 국내도로연장은 10567km에 이르며 아스팔트 포장의 비율은 87.3%로 콘크리트 포장에 비해 월등히 긴 연장을 보인다(국토교통부, 2015). 또한 공용년 수가 증가하고 교통 및 환경의 복합적인 요인들로 인해 도로포장의 파손이 광범위하게 발생되고 있는 실정 이다. 포장체의 구조, 포장을 구성하는 재료와 더불어 환경 및 교통하중에 영향을 받아 도로 포장에서는 러팅(rutting), 피로균열(fatigue cracking), 반사균열(reflection cracking), 온도균열(temperature cracking)등의 파손이 발생하여 설계수명에 도달하기 이전에 유지보수가 실시해야 한다(한국도로공사, 1999). 섬유그리드 보강 아스팔트 포장은 무근 콘크리트 포장에 Wire Mash를 설치하는 개념과 같이 아스 팔트 표층을 포설하기 전 표층과 중간층 사이에 섬유보강재를 설치하는 포장이다. 섬유그리드 보강 포장기 법은 하부에서 발생되는 균열에너지를 보강재가 분산시켜 균열 상승을 차단함으로서 반사균열을 지연시키 거나 정지시키고 표층에서 인장력에 의해 발생되는 골재의 횡 방향 이동에너지는 하부기층까지 확장하려 는 응력을 섬유보강재로 억제시킴으로서 소성변형을 저감할 수 있다. 본 연구에서는 섬유 그리드로 보강된 콘크리트 및 아스팔트포장 덧씌우기가 적용된 구간에서의 시공현황분석 및 유관조사를 실시하였다. 고속 도로의 경우 섬유그리드포장 덧씌우기와 일반아스팔트 포장 덧씌우기 시공구간의 PMS 데이터를 이용하여 노면결함 추적조사를 실시하였다. 일반 국도의 경우 섬유그리드 적용구간과 일반 아스팔트포장을 비교구 간으로 선정하여 PMS 데이터를 통한 노면 결함 추적조사를 실시하였으며, 각 구간에서의 코어링 실시 후 부착전단강도실험을 통해 기존에 시공되었던 일반 아스팔트포장과의 비교 ․ 분석을 실시하였다.

It should be noted that the use of the lathe scrap for making fiber reinforced cementitious composites(FRCCs) raised friendly environmental effect as well as economy because the lathe scrap is a by-product of steel manufactures and is occurred when lathe and milling works of them are conducted to process steel manufactures. Thus, the purpose of this research is to investigate the effect of measurements of lathe scrap on the characteristics of FRCCs. For this purpose, various lathe scraps were collected from processing plants of metal, and then these were processed 10mm, 20mm, and 40mm in lengths for 2mm and 4mm in widths, respectively. FRCCs containing lathe scraps were made according to their widths and lengths, and then characteristics such as the workability, compressive strength, and flexural strength of those were evaluated. As a result, it was observed from the test results that the optimum measurements of the lathe scrap for manufacturing FRCCs was 2mm in width and 40mm in length.

UHPC(Ultra High Performance Concrete) is used widely with its remarkable performance, such as strength, ductility and durability. Since the fibers in the UHPC can control the tensile crack, the punching shear capacity of UHPC is higher than that of the conventional concrete. In this paper, seven slabs with different thickness and fiber volume ratio were tested. The ultimate punching shear strength was increased with the fiber volume ratio up to 1%. The shear capacity of specimens with the fiber content 1% and 1.5% do not have big differences. The thicker slab has higher punching shear strength and lower deformation capacity. The critical sections of punching shear failure were similar regardless of the fiber volume ratio, but it were larger in thicker slab.

Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) has a outstanding tensile hardening behaviour after a crack develops, which gives ductility to structures. Existing shear strength model for fiber reinforced concrete is entirely based on crack opening behavior(mode I) which comes from flexural-shear failure, not considering shear-slip behavior(mode II). To find out the mode I and mode II behavior on a crack in UHPFRC simultaneously, maximum shear strength of cracked UHPFRC is investigated from twenty-four push-off test results. The shear stress on a crack is derived as variable of initial crack width and fiber volume ratio. Test results show that shear slippage is proportional to crack opening, which leads to relationship between shear transfer strength and crack width. Based on the test results a hypothesis is proposed for the physical mechanics of shear transfer in UHPFRC by tensile hardening behavior in stead of aggregate interlocking in reinforced concrete. Shear transfer strength based on tensile hardening behavior in UHPFRC is suggested and this suggestion was verified by comparing direct tensile test results and push-off test results.

PURPOSES : In this study, a fracture-based finite element (FE) model is proposed to evaluate the fracture behavior of fiber-reinforced asphalt (FRA) concrete under various interface conditions. METHODS: A fracture-based FE model was developed to simulate a double-edge notched tension (DENT) test. A cohesive zone model (CZM) and linear viscoelastic model were implemented to model the fracture behavior and viscous behavior of the FRA concrete, respectively. Three models were developed to characterize the behavior of interfacial bonding between the fiber reinforcement and surrounding materials. In the first model, the fracture property of the asphalt concrete was modified to study the effect of fiber reinforcement. In the second model, spring elements were used to simulated the fiber reinforcement. In the third method, bar and spring elements, based on a nonlinear bond-slip model, were used to simulate the fiber reinforcement and interfacial bonding conditions. The performance of the FRA in resisting crack development under various interfacial conditions was evaluated. RESULTS : The elastic modulus of the fibers was not sensitive to the behavior of the FRA in the DENT test before crack initiation. After crack development, the fracture resistance of the FRA was found to have enhanced considerably as the elastic modulus of the fibers increased from 450 MPa to 900 MPa. When the adhesion between the fibers and asphalt concrete was sufficiently high, the fiber reinforcement was effective. It means that the interfacial bonding conditions affect the fracture resistance of the FRA significantly. CONCLUSIONS: The bar/spring element models were more effective in representing the local behavior of the fibers and interfacial bonding than the fracture energy approach. The reinforcement effect is more significant after crack initiation, as the fibers can be pulled out sufficiently. Both the elastic modulus of the fiber reinforcement and the interfacial bonding were significant in controlling crack development in the FRA.

In constructing the cast-in-place concrete track system, the installation of reinforcing bars to a TCL is one of the main causes of consuming construction time. In this study, to eliminate the reinforcing bar installation process, the applicability of the fiber reinforced concrete to the TCL is studied using the numerical analysis. The analysis is performed using the commercial finite element program, ABAQUS, and, in the analysis, the effect of the variations in fiber content rate and the surrounding temperature is considered. From the analysis, it is found that the fiber reinforced concrete has better applicability than the existing reinforced concrete with steel bar.

This paper deals with the strengthening effect of reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber sheets (CFSs). Fifteen strengthened reinforced concrete (RC) beams were experimentally evaluated to determine improvements in structural performance. Test parameters in this experimental study are strengthening ratios and strengthening methods of CFSs (I-S, I-W, U-S, U-W type). RC beams strengthened with CFSs were tested under sustaining load. Considering strengthening ratios and strengthening methods of carbon fiber sheets, structural performance and failure mode of test specimens were evaluated. The results show that maximum capacity of beams strengthened with CFSs is about 28.8% in I-S type, 20.5% in I-W type, 26.0% in U-S type, 28.7% in U-W type higher than that of control beam.

Shear wall systems behave as individual wall because of openings like window and elevator cage. When coupling beams are installed in shear walls, they will have high strength and stiffness so that be less damaged by lateral loads like earthquake. However, coupling beam is difficult construction method. And arranging reinforcement of slender coupling beams are especially hard. It is because the details of coupling beam provided by ACI 318 are complex. In this paper, experiments were conducted using coupling beams with 3.5 aspect ratio to improve the details of slender coupling beams provided by ACI 318. Two specimens were proposed for this study. One specimen applied with bundled diagonally reinforcement only. Another specimen applied both bundled diagonally reinforcement and High-Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite (HPFRCC) so that coupling beams have half of transverse reinforcement. All specimen were compared with a coupling beam designed according to ACI 318 and were evaluated with hysteretic behaviors. Test results showed that the performance of two specimen suggested in this study were similar to that of coupling beam designed according to current criteria. And it was considered that simplification of the details of reinforcement would be available if transverse reinforcement was reduced by using bundled diagonally reinforcement and HPFRCC.

PURPOSES: To evaluate the feasibility of cut waste fishing net as a reinforced fiber for concrete. METHODS: Strength characteristics of fiber reinforced concrete using waste fishing net were investigated. The cut waste fishing nets with 4~5cm length were putted into the soil-cement and cement concrete for pavement slab. RESULTS: Compression and tensile strength of fiber reinforced concrete using waste fishing net were increased. CONCLUSIONS: It was concluded that cut waste fishing net can be used as a reinforced fiber for cement concrete. However, sometimes using cut waste fishing net leads to decrease the strength; therefore, further researches are needed for real project.

아스팔트 포장도로의 공용수명을 연장하기 위해 다양한 방법이 소개되었으며, 대표적인 방법으로 화학 적 개질제를 이용하는 방법과 격자형태의 토목섬유를 이용하는 방법이 있다. 화학적 개질제를 이용하는 방법은 아스팔트 바인더에 석유계(SBS 또는 SBR) 폴리머 입자를 중합하여 아스팔트 바인더의 점도를 증 대시킨 방법이다. 이 방법은 고온에서 아스팔트 혼합물의 소성변형 저항성에 유리한 효과를 나타내기도 하지만, 과다한 비용, 품질관리의 어려움, 혼합물 생산 온도 증가에 따른 에너지 비용 증대, 탄소 이중결 합 (C=C) 존재로 산소와의 반응성이 커서 고분자 망상구조를 조기에 상실하여 연화점이 낮아지는 점, 및 저온에서 재료의 취성증대로 인한 균열 가능성 문제 등을 단점으로 제기할 수 있다. 또 다른 예로써 격자 형태의 토목섬유를 이용하는 방법은 하부층으로부터의 반사균열 저항에 유리한 효과를 나타내지만, 시공 과정이 복잡하여 공사기간이 길어지고, 공사비가 상승하며, 또한 상부 표면으로부터 3-5㎝ 표층 내부에 서 가장 큰 집중응력 또는 전단변형이 발생하는 경우에는 이에 대해 대응할 수 없다는 맹점이 있다. 최근 합성 또는 비합성 섬유를 활용하여 가열 아스팔트 혼합물의 인성 증대를 통해 소성변형 또는 균열 등에 대한 저항성능을 향상시키기 위한 연구가 활발하게 수행되고 있다. 미국의 경우, 열가소성 또는 열 경화성 섬유를 동시에 혼입하여, 열가소성 섬유와 아스팔트 바인더의 바람직한 상용성으로 작업성 개선 및 열경화성 섬유의 인성증대 특성을 활용하여 아스팔트 바인더의 고분자 개질 없이도 그에 상응하는 개 선된 물리적 성능을 발현하는 섬유보강 혼합물을 개발하여 적용하고 있다. 그러나, 상기와 같은 섬유를 아스팔트 혼합물에 적용할 경우, 혼합물 생산시 섬유의 효과적인 분산을 해결해야하는 최우선 과제로 판 단할 수 있다. 본 연구에서는 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 경제적이면서 우수한 물리적인 특성을 가지는 75μm이하의 미세 유리섬유 파분을 펠렛 또는 입자 형태로 한 석분 치환용 보강재와 여러 가닥의 유리섬유를 폴리프로필렌과 같은 수지재로 코팅하여 다발형으로 만든 섬유 보강재를 혼합한 구성 으로 이루어져, 비중이 일반 골재와 유사하게 되어, 간편하게 현장 플랜트에서 투입이 가능하다. 가열 아스팔트 혼합물 내에서 섬유의 뭉침 현상이 없는 유리섬유 복합 보강재료와 이를 이용한 가열 아 스팔트 혼합물의 Hamburg Wheel 시험 및 간접인장강도 시험결과, 유리섬유 치환·보강 혼합물의 경우, 20,000회 재하동안 평균 3.5mm의 매우 작은 변형을 나타낸 반면, 일반 혼합물의 경우, 5,000회 이전에 파괴되었으며, 간접인장강도의 경우, 건조 및 동결융해 시편 모두에서 유리섬유 보강 시편이 2배 이상의 향상된 강도 증진 효과를 나타내어, 유리섬유 보강 아스팔트 혼합물의 현장 적용시, 우수한 공용수명 증 진 효과를 기대한다.

The paper presents an experimental result to characterize the behaviour of steel beams reinforcement by pultruded reinforced polymer strips. Steel beam members reinforced with different thick AFRP on bottom flange plate were tested under one point bending configuration. Test results showed that the member force of one ply reinforced specimen was increased as 11% than control specimen when the two ply overlapped specimen was increased as 14% as usual.

An orthotropic plastic constitutive model for fiber-reinforced composite material, is developed, which is simple and efficient to be implemented into computer program for a predictive analysis procedure of composite laminates. An orthotropic initial yield criterion, as well as work-hardening model and subsequent yield surface are established that includes the effects of different yield strengths in each material direction, and between tension and compression. The current model is implemented into a computer code, which is Predictive Analysis for Composite Structures (PACS). The accuracy and efficiency of the anisotropic plastic constitutive model and the computer program PACS are verified by solving a number of various fiber-reinforced composite laminates. The comparisons of the numerical results to the experimental and other numerical results available in the literature indicate the validity and efficiency of the developed model.

This study analyzes performance-cost ratio of composite(GFRP) wind-towers by fiber reinforcement angle and determines their optimal fiber angle. The finite element models for composite structures using the ANSYS program described in this paper is attractive not only because it shows excellent accuracy in analysis but also it shows the effect of the geometrical combination. New results reported in this paper are focused on the significant effects of the cost for various parameters, such as thicknesses of outer shells and stiffeners. From the numerical examples, optimal fiber angles were determined as 80°∼90°.

The hysteretic behavior of diagonal reinforced coupling beams is excellent during earthquakes. However, construction of the diagonal reinforced coupling beams is difficult due to complex reinforcement details required by current code procedures (ACI 318-11). Due to the detail requirement, reinforcement congestion and interference among transverse reinforcement always occur during construction field. When the aspect ratio of the beam is large, the interference of reinforcement becomes more serious. The objective of this paper is to simplify the reinforcement details of slender coupling beams by reducing transverse reinforcement around the beam perimeter. For this purpose, high- performance fiber reinforced cementitious composites are used for making coupling beams. Experiments were conducted using three specimens having aspect ratio 3.5. Test results showed that HPFRCC coupling beams with half the transverse reinforcement required by ACI 318-11 provided identical seismic capacities to the corresponding coupling beams having requirement satisfying the requirement specified in ACI 318-11.

Ultra high performance concrete which has recently been studied was developed to complement the brittle behaviour and dynamic uppermost limit of high strength concrete. Fiber reinforced concrete which mixed steel fiber is receiving attention as an alternative about this and is being developed to complement the disadvantages of high strength concrete including lower toughness coefficients and crack resistance and spalling in fires. Review about fiber reinforced ultra high strength concrete that this study tries to treat includes reduction of self shrinkage generated by high cement content per unit volume of concrete, evaluation of compression and tension strength to lower internal and external spalling resistance and fragility factors of member of framework, and flow characteristics of concrete which doesn't harden according to steel fiber amounts and used materials. As the result, the more fiber reinforcement increases, the more compression and tensile strength increase and deformation control of cement matrix and improvement of energy absorption ability showed the great effect in shrinkage reduction.

섬유를 아스팔트포장에 적용하여 공용수명을 증진시키고 균열을 최소화하려는 노력은 1960년대부터 이루어져왔다. 1980년대에는 도로포장의 영구변형과 반사균열을 억제하기 위하여 처음으로 강섬유를 적용하였다. 이후에도 다양한 섬유를 아스팔트 혼합물에 배합하여 강성을 증진시키고 균열을 저감하려는 노력은 계속되었다. 하지만, 섬유보강을 아스팔트 층 내에 그리드타입으로 적용하려는 시도는 없었다. 본 연구는 유리섬유, 폴리에스테르섬유, 탄소섬유 등을 그리드타입으로 아스팔트재료 내에 하나의 층으로 삽입하여 강성과 균열저항성을 증진시키고자 한 연구이다. <그림 1>에서 보여지듯이 섬유보강층을 아스팔트 층내에 삽입하여 4점 휨인성 실험을 실시하고 소형포장가속시험기(MMLS3, 3rd-Scale Model Mobile Load Simulator)를 사용하여 수분저항성을 확인하였다. 본 연구에서는 단섬유를 골재, 아스팔트와 배합하는 혼합방식이 아닌 각각의 역학적 특성을 보존하고 아스팔트의 공용수명을 증진시키기 위한 연구이다. 실내실험 중에서 4점 휨인성 실험을 통하여 균열저항성을 비교 검토하였고 소형포장가속시험기(MMLS3)를 통하여 포장체 공용성을 확인하였다. 또한, 스위스 연방재료연구소(EMPA)에서 개발한 중공축 전단실험(CAST, Co-Axial Shear Test)을 통하여 탄성특성 및 FEM 모델링을 수행하였다. 본 연구는 실내 및 소형포장가속시험기를 바탕으로 현장의 시공법을 개발하기 위한 기초연구로 수행하였으며 이후 현장시험을 바탕으로 시공성을 검토하였다. 향후 다양한 섬유와 보강방법을 개발하여 공용수명을 증진하고 균열 및 수분저항성을 증진시키는 섬유보강 아스팔트에 대한 연구가 지속적으로 수행될 예정이다.

In recent years, fiber reinforced polymer plastic composites are readily available in the construction industry. Fiber reinforced polymer composite has many advantages such as high specific strength and high specific stiffness, high corrosion resistance, light-weight, magnetic transparency, etc. In this paper, we present the result of investigation pertaining to the flexural behavior of flange strengthened I-shape pultruded fiber reinforced polymer plastic (PFRP) member using carbon fiber sheet (CFRP sheet). Test variable is consisted of the number of layers of strengthening CFRP sheet from 0 to 3. From the experimental results, flexural strengthening effect of flange strengthened I-shape PFRP member using CFRP sheet is evaluated and it was found that 2 layers of strengthening CFRP sheet are appropriate considering efficiency and workability.

본 연구는 폭발에 의한 충격 하중이 작용하는 경우에 대하여 AFRP(KFRP)로 이루어진 벽체 구조의 화이버 보강각도 변화에 따른 방폭 성능 효과를 비교 제시하였다. 실제 폭발시험과 근사한 해석을 도출해내기 위해서 실제충격을 정확하게 묘사할 수 있는 구성 방정식과 상태방정식을 포함한 정교한 수치 시뮬레이션 해석을 수행하였다. 폭발에 의한 극한 충격하중과 같은 순간적인 동적인 문제를 해석하기 위하여 극도의 비선형성 해석과 고속충돌해석에 특화된 AUTODYN-3D 프로그램을 사용하여 화이버 보강 각도의 변화가 AFRP 벽체의 탄소성 거동에 미치는 영향을 상세 분석하였다.