국내 철근콘크리트 구조물은 겨울철 영하의 날씨로 매년 동결융해가 반복된다. 동결융해의 영향으로 철근콘크리트 구조물에 여러 가지 문제가 발생한다. 동결융해에 의해 손상이 된 철근콘크리트 구조물을 보강하기 위하여 다양한 보강공법 중 CFRRP(탄소섬유강화플라스틱)보강공법을 사용하였다. CFRP는 고강도, 고탄성 경량 소재로 시공성이 우수하며 인장강도, 탄성계 수가 뛰어나다. 본 연구에서는 동결융해 환경에 노출된 철근콘크리트 보(FTB), CFRP 플레이트로 보강한 철근콘크리트 보(FPB), CFRP 플레이트로 보강한 후 동결융해 환경에 노출된 철근콘크리트 보(FFP)의 휨 성능 실험을 하였다. 실험결과 FTB는 최대강 도 도달 이후 강도가 급격하게 감소하였다. FPB는 최대강도 도달하기 전에 강도와 강성이 증가하지만 CFRP 플레이트의 조기 파괴 후에는 효과가 없음을 보여준다. 또한 FFP는 FPB보다 최대강도가 낮았다. 이는 동결융해에 의한 콘크리트 표면과 CFRP 플레이트 사이의 계면전단응력의 감소로 판단된다.

본 연구에서는 CFRP 복합재료 플레이트로 외부 보강된 철근콘크리트 보 구조물의 장기 거동 특성과 CFRP 복합재료 플레이트의 부착거동을 실험을 통하여 검토하였다. 장기 사용성을 고려하기 위하여 동결융해 시험법을 사용하였으며 4절점 휨 실험을 통하여 평가하였다. CFRP 복합재료 플레이트로 보강 후 동결융해를 진행한 시험체(FFCB)와 동결융해 후 CFRP 복합재료 플레이트로 보강한 시험체(LFCB)의 4절점 휨 실험 결과를 비교 분석하였다. LFCB 시험체가 FFCB 시험체 보다 조기에 CFRP 복합재료 플레이트의 박리가 발생하였으며, 파괴형태가 다르게 발생하였다. FFCB의 경우 콘크리트 커버가 탈락되었으며, LFCB의 경우 콘크리트의 표면의 탈락이 발생하였다. 동결융해의 영향을 받은 콘크리트 재료의 성질이 약화된 결과로 판단된다. 동결융해 실험을 통하여 콘크리트 공시체의 압축강도가 약 19% 감소하였으며. 이에 따라 콘크리트 커버부의 인장강도도 감소한 것으로 판단된다. 콘크리트 구조물에 대한 보강의 경우사용기간 및 환경변수 등을 고려하여, 콘크리트 보강표면에 대한 정확한 상태평가가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 CFRP판으로 보강된 콘크리트 보의 피로파괴 특성을 알아보기 위하여 보강재의 정착 길이, 보강재의 정착넓이, 보강재의 정착량을 실험변수로 반복 하중에 따른 역학적 거동과 파괴형태를 분석하고 CFRP판 사용에 대한 안전성과 타당성을 평가하도록 하였다. 반복하중의 범위는 극한하중의 10~70%를 취하고 3점 재하방식으로 sine파를 이용한 3Hz의 속도로 재하 하였다. 실험결과 보강길이가 작을수록 보강재 단부에서 박리파괴가 일어날 확률이 증가하였고 반복하중의 횟수도 현저히 감소되어 안정성은 다소 감소됨을 알 수 있다. 보강두께는 감소할수록 피로수명은 증가하지만 CFRP와 콘크리트사이의 부착력 이 저하되어 경계면에서 박리파괴가 일어나 최종파괴를 이루었다. 보강넓이는 감소할수록 피로 횟수는 현저하게 증가되었고 보강재의 이용률도 현저하게 증가되어 안정성도 증가함을 알 수 있다.

본 연구에서는 강재가 맞대기 이음으로 연결될 경우 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 쉬트(sheet)를 맞대기 이 음부에 접착할 경우 강재 및 CFRP 쉬트에 발생하는 응력을 해석하였다. CFRP 쉬트로 보강한 경우 접착제의 두께, 강재와의 접착 길이, CFRP 강도 변화를 매개변수로 사용하여 이 매개변수에 변화에 따른 이음부의 응력분포를 분 석하였다. 또한 CFRP를 여러 층으로 접착할 경우 각 층의 강도를 다르게 변화시켜 맞대기 이음부에 유리한 응력분 포를 나타내는 CFRP의 강도를 제시하였다. 본 연구를 위해 빠른 수렴성을 가지며 왜곡된 요소형상에서도 정확한 응력결과를 보이는 강화변형률장(Enhanced Assumed Strain Field)을 사용한 평면변형률 유한요소에 대한 프로그램을 작성하였다.

Recently, as increasing interests in Korean-style house, the government has promoted the policy that encourage constructing Korea-style house fabricated timber though the improvement of the related law and administration system. Also, the perception for historic preservation has been increased in respond to heightened interest. In this paper, External bond and Near surface mounted was used as the way to reinforce timber structure’s durability. bond strength for specimens with different bond length was investigated.

This paper presents a series of test result in order to study fire resistance capacity of the Near-Surface-Mounted (NSM) Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) plate, which are tensile test of CFRP under various temperature loading, temperature loading test of epoxy and bond test of NSM CFRP to concrete under various temperature loading. From the tests, it was found that NSM retrofit method had high efficiency in strengthening concrete under ordinary temperature. However, the strength of the system was able to be drastically decreased even a little increase of surrounding temperature. Especially, bond capacity begins to disappear when the surrounding temperature approaches the glass transition temperature of epoxy. Therefore, it is necessary to improve the fire resistance capacity of both fiber reinforced polymer reinforcement and epoxy for bonding in order to develop safe fire resistance design of structure

본 논문은 중간부 부착파괴된 CFRP 보강 RC 보의 휨강도 산정을 다루고 있다. CFRP 보강 RC 보의 중간부 부착파괴의 영향을 고려하기 위해 강도감소계수를 제안하였다. 제안된 계수는 CFRP의 유효응력(또는 유효변형률)과 극한응력(또는 극한변형률) 비로 정의 되는 유효변률 모델을 이용하여 실험데이터로부터 유도하였다. 휨강도 산정식은 강도감소계수를 변수로 하여 함수를 구성하였다. 제안된 강도감소계수의 유효성, 정확성 및 타당성을 입증하기 위해서 각국의 설계기준 및 연구자들에 의해 제안된 계수 값과 실험값을 본 연구결과와 비교 및 검증했다. 본 논문에서 제시하는 해석 결과는 제안된 강도감소계수가 중간부 부착파괴된 CFRP 보강 RC 보의 휨강도를 매우 효율적으로 평가할 수 있음을 나타낸다.

최근 건설 산업에서 CFRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강재로서 많이 사용되어 지고 있다. 본 논문에서 CFRP Plate가 보강된 철근콘크리트 보의 보강 효율과 설계 기초자료를 제공하려 한다. 정적 실험은 실험체의 파괴양상, 보강성능을 평가하였으며, 피로 실험은 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률을 분석하고, 에너지 소산과 보강성능을 평가하였다. 실험한 결과, 보강량이 증가할수록 단부 박리 파괴를 일으켰다. 그리고, 단부를 보강한 경우는 휨균열로 인한 박리파괴를 나타내는 파괴양상을 보였다. 피로 실험을 통하여 일정한 반복하중 횟수가 되면 처짐, 철근 변형률, CFRP Plate의 변형률 값이 일정한 값으로 수렴하였다. CFRP Plate가 보강된 보는 피로하중에 대해 사용성 확보가 가능했다.

본 논문의 목적은 채널형 단부정착장치를 사용하여 CFRP판으로 보강한 철근콘크리트 보의 구조적 거동을 평가하는 것이다. 총 12개의 시험체를 제작하였으며, 이 중에는 보강판의 효율성을 높이기 위해 채널형단부정착장치를 사용한 시험체와 사용하지 않은 시험체가 있다. 모든 시험체의 단면 크기는 동일하며, 주철근량과 콘크리트의 강도를 변화시켰다. 하중재하는 모든 시험체에서 4점 휨시험으로 진행되었으며, 각 재료의 변형률, 균열, 하중, 및 파괴모드가 시험 중에 측정되었다. 모든 시험체의 시험결과는 변형, 강도, 그리고 파괴모드 측면으로 분석되었다. 실험결과에 대한 분석를 통해서 채널형 단부정착장치를 사용한 RC보는 그 파괴모드가 급작스런 부착파괴에서 변형이나 강도적 측면에서 구조적 성능이 매우 향상된 연성적 파괴모드로 전환되는 것을 확인할 수 있었다.