현무암 섬유를 함유한 BFRP 시트와 복합섬유 패널로 보강한 정사각형 단면 철근콘크리트 기둥에 대한 반복하중 실험을 수행하여 지진 거동을 검토하였다. 30%가량의 상당한 수준의 축하중비 조건 하에서 전단 손상이 발생하였음에도 불구하고, 보강 실험체에서 변위연성도 및 에너지 소산능력의 증가를 확인하였다. 실험체의 파괴 모드는 휨-전단 고연성 파괴로 분류 되며, 철근콘크리트 구조물에서 자주 관찰되는 파괴 모드이다. 하지만 이러한 파괴에 이르는 정사각형 단면 철근콘크리트 기둥에 BFRP을 포함한 복합재료 보강이 미치는 영향에 대한 연구가 현재까지 광범위하게 이루어지지는 않았다. 복합재료로 보강한 철근콘크리트 기둥의 휨-전단 거동을 보다 깊이 이해하는데 본 연구의 결과가 기여할 것으로 기대한다.

FRP 보강이 RC 기둥의 내진성능에 미치는 효과를 평가하고자 다양한 실험 연구가 수행되어 왔다. 그 중 많은 연구가 휨지배를 받는 원형 단면 RC 기둥의 거동에 초점을 맞추었다. 단면 형태가 FRP 보강에 의한 구속효과에 영향을 주기 때문에, 단면 형태에 따라 보강효과 및 최종손상 양상이 다를 수 있다. 또한, 기존 RC 기둥 중 일부는 현재의 구조기준을 만족하지 못하는 설계로 인하여 취성적인 파괴 모드인 전단 파괴가 발생할 것으로 여겨진다. 이 두 가지 조건을 고려하여, 현무암 섬유를 함유한 FRP 시트와 복합섬유 패널로 보강한 정사각형 단면을 가진 짧은 RC 기둥의 전단 거동을 살펴보기 위하여 반복하중 실험을 수행하였다. 실험 결과에서 전체적인 전단 거동의 개선을 확인하였으며, 이러한 경향은 모서리 부분에서 심각한 손상이 발생할 때까지 유효하였다.

In this paper, the result of application of this simple method of vibration analysis developed by the author, to the special orthotropic plates with variable cross-section, and with a pair of opposite edges simple supported and the other pair of opposite edges free is presented. This problem represents the simple-supported single span bridge system without effective longitudinal edge beams. The effect of concentrated point mass/masses is also studied.

고속도로 포장의 불량연장은 지속적으로 증가하고 있는 반면 예산한계, 성능 저하로 인하여 포장상태가 고객 기대수준에 미치지 못하고 있는 실정에 대한 대책의 일환으로 고속도로 유지보수에 적용하고 있는 다양한 종류의 포장공법과 재료에 대한 장기공용성 관측구간을 운용하고 있다. 국내 고속도로 장기공용성 관측구간은 포장층의 구성, 환경인자, 교통하중 등과의 상관관계를 고려하여 총 292개소를 선정하였으며 매년 기본조사(자동조사장비를 이용한 파손정량화 및 현장도보조사)와 정밀조사(구조적 상태조사, 소음 및 미끄럼저항성 조사, 코어채취를 통한 실내시험)등의 추적조사를 수행하고 있다. 본 연구에서는 주행쾌적성이 확보되고 구조적으로 오래가는 장수명 복합포장공법 도입을 위해 장기공용성 관측구간 중 콘크리트 포장 위 아스팔트 덧씌우기 구간의 하부포장형식에 따른 공용성 변화추이 분석을 통하여 기존 복합포장구간의 문제점 도출 및 장수명 복합포장공법의 타당성을 확인하고자 한다. 콘크리트 포장 위 아스팔트 덧씌우기 구간의 하부포장형식에 따른 공용성 변화추이 분석을 위하여 크게 CRCP 위 아스팔트 덧씌우기 구간과 JCP 위 아스팔트 덧씌우기 구간을 선정하여 하부포장형식 및 덧씌우기 재료에 따른 공용성 변화추이를 분석하였다. 분석 결과 그림 1 및 그림 2에서 보는 바와 같이 전체구간(AC구간 : SMA구간 + 개질 아스팔트 구간) 및 재료별 분류에서도 JCP 위 아스팔트 덧씌우기 구간에 비해 CRCP 위 아스팔트 덧씌우기 구간의 공용성이 우수한 것으로 분석되었다. 이는 콘크리트 포장 위 아스팔트 덧씌우기 구간에서 하부포장형식이 공용성에 크게 영향을 미치는 것으로 사료되며 CRCP위 아스팔트 포장으로 구성된 복합포장 형식의 구조적 타당성을 확인할 수 있었다. 그러나 현재 공용중인 CRCP 복합포장의 경우 CRCP구간의 유지보수 개념으로 시공되어 기존 하부포장과의 부착문제 및 반사균열에 의한 조기파손 등에 취약하며 장수명 복합포장과 단면 구성이 상이하기 때문에 현재 시험시공중인 구간의 장기공용성 관측구간으로의 편입 및 추적조사가 필요할 것으로 사료된다.

Theories of advanced composite structures are too difficult for such field engineers and some simple methods are necessary. In this paper, Simple method of vibration analysis is presented. This method presented in this paper is studied self-weight and other loads. The result of the 2~3 times iteration is good enough for field engineering purposes. In the case of cantilevered composite materials beams with different cross section, increase of mass near the support does not significantly affect the vibration characteristics. As a calculations of the simple method of vibration analysis for cantilevered composite materials beams with different cross section, it is noted that the result of the second cycle at the point of free end (actually 5L/6 span) is only 2.2% away from the ‘exact’ solution.

PURPOSES: This paper aims to give a guideline and the way to apply the advanced composite materials theory to the road structures with different cross sections to the practicing engineers. METHODS: To simple but exact method of calculating natural frequencies corresponding to the modes of vibration of road structures with different cross sections and arbitrary boundary conditions. The effect of the D22 stiffness on the natural frequency is rigorously investigated. RESULTS: Simple method of vibration analysis for calculating the natural frequency of the different cross sections is presented. CONCLUSIONS: Simple method of vibration analysis for calculating the natural frequency of the different cross sections is presented. This method is a simple but exact method of calculating natural frequencies of the road structures with different cross sections. This method is extended to be applied to two dimensional problems including composite laminated road structures.

The impact simulation of composite safety barriers was carried out for three kinds of stacking section. Stacking section C with the smallest deformation was selected as the optimal section.

본 논문에서는 복합소재 방호울타리의 6가지 적층 단면에 대한 충돌시뮬레이션을 실시하여 최적 적층 단면을 결정하 였다. 먼저 6가지 단면 형상에 대하여 설문 조사를 통하여 형상을 결정하였다. 결정된 보 단면에 대하여 6가지 적 층설계를 하였다. 적층에는 CSM, DB, DBT, Roving 섬유를 사용하였다. LS-DYNA를 사용하여 수평 및 3:1 경사에 대한 복합소재 보를 모델링하였다. 직육면체 추 및 원통형 추를 사용하여 낙하 충돌 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이 션결과를 비교 분석하여 최적 적층 단면을 도출하였다.

보 구조물의 고유치 해석의 경우 보 이론에 근거한 기존의 다양한 방법들을 통해 효율적이고 수월하게 수행이 가능하다. 하지만 보의 단면이 두 가지 이상의 복합재질로 구성되어 있을 경우 전통적인 보 이론을 적용하기 위해서는 단일의 등가 물성을 산출해야할 필요가 있다. 본 논문에서는 복합단면 보 구조물의 효율적인 유한요소 고유치 해석을 위해 등가의 물성을 산출하였다. 이론 연구를 토대로 개발한 연구용 프로그램으로 대표적인 보 구조물에 대한 유한요소 고유치 해석을 수행하였으며, 해석결과에 대한 신뢰성 검증을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS의 3차원 솔리드 모델의 해석결과와 비교하였다.

본 연구에서는 개발된 중공단면 복합소재 교량 바닥판에 대해 피로거동을 평가하기 위하여 거더 지지부에서의 압축피로 시험과 2.8m 길이의 휨시험체 모델에 대한 휨피로시험을 수행하였다. 피로하중은 도로교설계기준의 제시된 DB24 트럭 후륜 축하중에 대해 200만회까지 반복 재하하였으며, 압축피로시험의 경우에는 복합소재 바닥판 부재와 바닥판 튜브간의 연결부에 대한 피로성능을, 휨피로시험의 경우에는 복합소재 바닥판 및 주형연결부에 대한 피로성능을 분석하였다.

본 논문에서는 설계와 해석을 거쳐 인발성형으로 제작된 중공단면 복합소재 교량 바닥판에 대해 휨 성능시험, 바닥판-거더 연결부시험, 바닥판-방호벽 연결부시험 등을 통해 구조적 특성을 분석하였다. 휨시험체에 지간 중앙에 변위계와 상 하부판의 주요부에 변형률계를 부착하여 파괴하중 재하시까지 거동을 계측하고 그 결과를 분석하였다. 휨시험체에 대한 유한요소해석도 실시하여 시험결과와 비교분석하였으며, 휨에 대한 극한 내하력을 추정하였다. 또한, 시범시공된 복합소재 바닥판 플레이트 거더 교량에 대한 현장 재하시험결과와 현장적용사례를 기술하였다.

본 논문에서는 경량, 고내구성 특성을 지니고 있고 신속시공이 가능한 인발성형 복합소재 교량 바닥판의 단면설계와 제작공정에 관해 기술하였으며, 구조해석을 동해 구조안전성과 사용성을 검토하였다. 단면설계에는 바닥판 단면 형상 설계와 복합소재 적층설계 절차를 기술하였고, 해석은 5주형 복합소재 바닥판 거더 교량에 대해 실시하였으며, 처짐 사용성, 파괴지수, 좌굴안정성에 대한 검토를 실시하였다. 설계된 복합소재 바닥판 단면은 인발성형으로 제작하였으며, 제작시편에 대한 재료시험을 실시한 후 그 결과를 기술하였다.

본 연구에서는 휠체어의 경량화를 위해 기존의 강관으로 제작된 휠체어를 피로파괴 및 손상에 강하고 방진 특성이 우수하며 유지 및 보수가 용이한 복합재료 중공빔으로 구성된 복합재료 휠체어로 대체하기 위하여 복합재료 중공빔 이론과 유전자 알고리즘을 적용하여 최적화된 등가 강성을 가지는 복합재료 중공빔의 최적의 단면 치수를 제시하였다. 제시한 최적의 단면치수를 가지는 복합재료 중공빔으로 구성된 휠체어 전체 구조에 Tsai-Wu 파손이론을 이용해 과하중이 가해지는 경우에 대하여 구조해석을 수행한 결과, 휠체어의 파손 유무를 나타내는 Makimum Tsai-Wu Failure Criteria Index가 파손이 발생하는 1.00보다 현저히 낮은 을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 또한 기존의 강관을 동일한 강성을 가지는 복합재료 증공빔으로 대체하였을 경우 중공빔 중량을 최대 45%감소하는 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.

복합재 적층판은 중량에 비해 높은 강성과 강도가 요구되는 공학의 다양한 분야에서 매우 유용하다. 보강섬유 복합재의 공학적 활용이 활발해지고, 중량의 감소화가 설계의 중요한 목적이 됨으로써, 근래 복합재 구조물들의 최적화 설계의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 복합재 적층 구조물 재료의 비등방성에 의해 해석과 설계가 매우 어렵다. 본 연구에서는 수치적 최적화 방법과 유한요소법을 이용하여 보강섬유 복합재의 최적설계를 하였다. 복합재 적층판으로 이루어진 개단면 보에 있어서 보강섬유의 다양한 적층방향에 대한 거동의 영향을 규명하였다.

Strain Hardening Cement-based Composites(SHCCs) are attractive materials for energy dissipation and crack damage mitigation. This study investigated the flexural performance of SHCC beams layered Strain-Hardening Cement-based Composite(SHCC). The flexural behavior of RC beams carried out four-point loading test. Test results indicated that PE30_20 compared with Con30 initial cracking load, the stiffness, the yielding strength was higher.