Social interest in the seismic retrofit of the structure is growing massive earthquake that occurred recently. The brittle fracture of Non-seismically designed Columns lead to full collapse of the building. In the past, cross-sectional expansion method, a steel plate reinforcing method is applied mainly in recent years, fiber-reinforced method utilizing the advantages of the composite material are preferred. However, the reinforcement methods such as this, there is a drawback to induce physical damage to structures, and time consuming work space is large. IIn this study, FRP seismic reinforcement was developed using the Aluminum connector and the composite material (Glass Fiber Reinforced Polymer). Then, the optimum quantities of FRP seismic reinforcement was determined using a nonlinear finite element analysis program. Finally, the quantity decision process through the design and analysis of FRP reinforcement was suggested.

본 연구에서는 강섬유와 FRP 시트에 의한 충격 저항성능 향상 효과를 평가하기 위하여 고속 충격하중을 받는 2방향 RC 슬래브에 대한 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석 프로그램으로는 충격해석에 탁월하다고 알려진 LS-DYNA를 사용하였으며, 실험결과와의 비교를 위하여 핀란드 VTT 연구소에서 수행한 고속 충격 실험과 동일한 조건으로 해석을 수행하였다. 2100×2100×250 mm의 RC 슬래브에 강 (steel)발사체를 통해 충격하중을 가하였으며 발사체의 무게는 47.5kg, 속도는 134.9m/s였다. 본 연구에서는 별도의 재료부재에 대한 충격실험을 통해 해석에 사용할 재료 모델을 검증하였다. 본 해석에서는 SFRC의 비선형적 연화 현상을 모사하기 위해 elastic-plastic hydro model을 적용하였으며, 보통콘크리트와 FRP의 재료모델을 모사하기 위해서 concrete damage model과 orthotropic elastic model을 각각 사용하였다. 해석 결과, 제안된 해석 기법은 충분한 신뢰성을 가지고 있으며, 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 강섬유와 FRP Sheets 보강방법은 고속충격하중에서 우수한 충격 저항 성능을 보여주는 것을 확인하였다.

In this study, the optimal performance based seismic retrofit method for fiber-reinforced polymer (FRP) jackets in existing reinforced concrete (RC) frames is presented. This optimal method minimizes the amount of FRP material while satisfying the constraints on the maximum inter-story drift, maximum strain of concrete, and shear failure prevention of columns. Both of shear reinforcement for preventing shear failure of columns and flexural reinforcement for improving the flexural capacity of columns are simultaneously considered. This method is applied to 3-story RC frame and the reinforced locations and the numbers of FRP reinforcement plies are obtained.

Five specimens were planned and conducted the experimental study in order to understand flexural performance of the pre-stressing hybrid FRP panel. As the result of test, The reinforced specimen with hybrid FRP panel and the pre-stressing specimen show the structural behavior comparison with the non-reinforced specimen

Concrete has been widely used due to its high performance per price ratio. However, its durability is highly depended on the temperature, so it requires reinforcement on concrete structures. In this study, a long-term behavior analysis was conducted on a concrete strengthened by FRP tested on the freeze-thawing time increases, freeze-thaw evaluation. The result from this study revealed that as the frequency of freeze-thaw cycle increases, the flexural strength decreases, and the reinforcement effect, in turn, decreased. On the other hand, as the frequency increases, detachment at the binding site occurred due to the decreased durability of concrete

In this study, thickness of FRP sheet on Connector, which did not cause any physical damage to concrete column, was decided by using nonlinear finite element analysis. Through this analysis, the optimal thickness was determined by a thickness of the Glass Fiber sheet

Recently, retrofits by using fiber reinforced polymer (FRP) have been widely performed for strengthening of reinforced concrete structure. However, in spite of the weakness of FRP for fire, the research result of it is not enough for practical use. In korea, fire is most frequent disaster which occurs in building. This means the improved structural capacity of building by a retrofit with FRP may be lost by fire if the FRP was not properly protected from it. In this paper, a fire analysis result is presented for the evaluation of damage of reinforced concrete member enhanced by FRP. As a result, the loss of strength of RC member is able to be predicted by using FE analysis with proper material properties for temperature variation.

Recently, retrofits by using fiber reinforced polymer (FRP) have been widely performed for strengthening of reinforced concrete structure. However, in spite of the weakness of FRP for fire, the research result of it is not enough for practical use. In korea, fire is most frequent disaster which occurs in building. This means the improved structural capacity of building by a retrofit with FRP may be lost by fire if the FRP was not properly protected from it. This paper present a fire test of concrete block reinforced by FRP. From the test, it was found that the bond capacity of FRP attached to concrete decreased from temperature loading of 65℃.

Utilization of the fiber reinforced polymer(FRP) material has been enlarged as a substitution material to the general construction materials having certain long-term problems such as corrosion, etc. However, it could be difficult to apply the FRP material, which has a linear shape generally, to an arch or circle-shaped structure. Therefore, an attempt has been made in this study to develop a device to form a designed cross section of FRP material by pulling out with a curvature. A member of the curved FRP product was successfully produced and then strengthened intake tower by curved FRP members.

In this study, experimental research was carried out to improve the structural performance of reinforced concrete beam-column joint using high performance FRP materials in existing reinforced concrete building. Test result shows that retrofitting specimen(LBCJ-CRU, CRS, CRUS) designed by the improvement of seismic performance of reinforced concrete beam-column joints load-carrying capacities were increased 1.30~1.54 times in comparison with the standard specimen.

최근 FRP를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보강방법으로서, 표면매입 보강 (Near-Surface-Mounted Retrofit, NSMR)방법의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 방법은 콘크리트에 홈을 형성하는 추가의 작업이 필요하지만 보강효과를 높일 수 있고 FRP가 표면에 노출되지 않기 때문에 환경의 영향을 저감시킬 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 표면매입 보강공법 즉, FRP판을 세워서 표면에 매입보강하는 공법의 보강효과를 실험적으로 규명하고자 하였다. 이를 위하여 철근콘크리트 보를 제작한 뒤 기존의 표면부착 보강과 표면매입 보강을 실시한 뒤 실험을 통하여 보강성능을 비교하였다. 또한 매입보강의 경우에는 중앙부를 부분적으로 비부착시켜 그 효과를 관찰하였다. 연구결과, FRP판을 이용한 철근콘크리트 부재의 휨보강방법으로서 FRP판을 세워서 표면에 매입하는 보강방법은 기존의 판 부착보강에 비하여 높은 보강성능을 발휘하는 것으로 나타났다. ACI 440-2R의 휨보강시 내력산정방법을 따르고 정착부분의 세가지 파괴형태를 고려함으로써 표면매입 보강된 부재의 내력을 평가할 수 있는 것으로 나타났다.

충격 하중 재하 실험의 경우 빠른 하중 재하 속도로 인해 실험 데이터를 측정하는 방법에 있어 많은 어려움이 있다. 또한 부재의 국부적 손상을 측정하지 못함으로써 부재의 동적 거동을 왜곡하는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 연구에서는 충격 실험에서의 한계를 극복하기 위하여 명시적(explicit) 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 FRP Sheet 및 강섬유로 보강된 콘크리트의 저속 충격 하중 하에서의 동적 거동을 분석하였다. 해석 모델은 1방향 및 2방향 부재이며 충격 하중 재하 시 부재의 국부적 파괴를 고려하고 있다. 해석결과 강섬유에 의해 보강된 SFRC와 UHPC 부재의 경우 충격 저항성능이 크게 향상되었다. FRP Sheet로 보강한 경우 GFRP가 CFRP보다 우수한 충격 저항 성능을 보였으며 FRP Sheet의 방향성에 의한 영향은 크게 나타나지 않았다. 본 연구에서 수행된 해석은 충격 실험 결과와의 비교를 통해 그 신뢰성이 검증되었다.

최근 국내에서도 지진의 발생 가능성이 증가하는 추세이며 교량 및 터널 등의 시설물에 대한 지진과 같은 예상하지 못한 작용하중에 대한 안전성을 강화하고 있다. 특히, 1988년 이전 건설된 도시철도 시설물의 대부분은 내진설계가 반영되지 않아 지진하중에 대해 취약할 수 있으므로, 내진안전성에 대한 검토와 보강이 요구되고 있다. 이 연구에서는 도시철도 개착식 터널의 내진성능 향상을 도모하고자, 구조적 취약부분인 내측 기둥에 내진보강을 위한 새로운 FRP-연성재 적층복합체를 제안하였다. 적층조건에 따른 FRP-연성재 적층복합체에 대한 실험을 통해 재료물성치를 산출하여, 이를 근간으로 수치모델을 작성하였다. 수치해석을 통해 제안된 보강재로 보강된 RC기둥의 내진성능이 증대됨을 알 수 있었다. 또한 섬유보강재의 적층조건 (연성재의 종류, FRP 적층수, 섬유배향각)에 따라 성능 향상의 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다.

다양한 요인에 의해 성능이 저하된 철근콘크리트 구조물은 보수․보강 공법이 요구된다. 현재 다양한 공법과 신소재를 이용한 보강법의 개발이 진행 중에 있다. 최근에 섬유보강 복합체(FRP)를 이용한 보강공법이 주목받고 있으며, 많은 연구와 개발이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 FRP-알루미늄 유공복합보로 보강된 RC보의 화재거동에 관한 실험결과를 제시하고자 한다. 사전가력으로 손상시킨 RC보에 FRP-알루미늄 유공복합보로 보강후 화재노출시킨 결과, 손상율이 높아질수록 화재노출에 더욱 많은 영향을 받았으며, 보강효과가 떨어짐을 실험결과 나타났다.

본 논문에서는 FRP 복합체로 보강된 콘크리트 구조물의 동결융해 저항성을 평가하기 위하여 동결융해 진행에 따른 FRP 복합체의 인장강도 및 콘크리트에 대한 인발접착강도의 변화를 측정하였다. 주 실험변수는 동결융해 조건, FRP 복합체의 종류, 동결융해 싸이클로 설정하였다. KS F 2456의 동결융해 시험규격에 따라 실시된 탄소섬유복합체의 인장강도는 최종 싸이클까지 변화가 없었으며, 또한 접착성능의 저하도 관측되지 않아 CFRP의 동결융해 저항성은 매우 우수한 것으로 나타났다. 이에 대하여 유리섬유복합체의 경우는 최종 싸이클에서의 인장강도 및 인발접착강도가 각각 10%, 15% 저하된 것으로 나타나 부분적으로 성능이 저하되는 것으로 나타났다. 그러나 접착강도 평가시 지속적인 동결수가 공급되는 상황에서는 상이한 결과가 나타날 수 있으므로 이에 대한 주의가 필요할 것으로 판단된다.

최근 건설 사업에서 FRP를 단순 부착하여 구조물을 보강하는 공법은 현재 가장 널리 사용되고 있는 보수보강법이다. 본 논문에서는 FRP로 보강된 철근콘크리트 구조물은 지속하중을 받고 있기 때문에 크리프와 건조수축의 영향을 받는다. 이로 인하여 FRP의 보강효과도 달라지며, 처짐 및 변형의 회복성능, 잔존 내력 역시 크게 달라진다. 따라서 CFRP, GFRP가 휨성능에 영향을 미치는 보강 성능을 파악하고, 일정 시간이 흐른 후 하중을 제거하여 장기 변형 및 처짐의 회복성능을 파악하고, 잔존하는 내력을 알아보고자 정적 재하 실험을 수행하였다. 실험한 결과, FRP 보강 실험체는 즉시 처짐을 제어하는 측면은 매우 효율적이고, 즉시변형 회복량 또한 즉시 변형량보다 큰 결과를 보였다. 잔존강도 실험을 통하여 CFRP로 보강된 실험체가 가장 큰 내력을 가지는 것으로 나타났다. FRP로 보강된 보는 지속하중에 의한 부착성능 및 잔존내력에는 영향이 없었던 것으로 판단된다.

분사식 FRP 보강 공법은 섬유(Fiber)와 수지(Resin)를 외부에서 혼합하여 요철이 많은 콘크리트 표면에 고속의 압축 공기로 랜덤하게 분사하여 기존 콘크리트 구조물을 보강하는 공법이다. 새로운 분사식 FRP 공법을 이용하여 구조물의 보강 성능을 평가하였다. 콘크리트 보 실험체에 대한 휨강도 실험을 수행하여 분사식 FRP의 최적물성치를 찾고 이 결과를 이용하여 PSC I형 거더 표준단면을 1/5로 축소한 구조물에 적용하여 실험을 하였다. 손상된 프리스트레스트 콘크리트에 적용한 결과 무보강보에 비하여 휨강도가 49.8% 증가하였고 사용상태의 거동이 개선되었으며, 보강에 의해 처짐 및 균열 제어에 효과적이었다. 결론적으로 분사식 FRP 공법의 보강 적용은 구조물의 성능 향상에 효과적이라고 할 수 있다.

본 연구는 저자가 수행하고 있는 FRP로 보강된 콘크리트 보의 거동연구에 관한 일련의 연구 중 일부로서 본 연구에서는 인장보강근이 겹이음된 콘크리트보의 휨거동에 대한 실험적 연구결과를 제시하였다. 실험변수로는 보강근의 직경과 보강근의 겹이음길이를 적용되었으며, 총 14개의 겹이음된 실험체와 4개의 겹이음되지 않은 기준실험체에 대한 휨실험을 실시하여 각 실험변수인 보강근의 직경(10, 13, 16, 19mm)과 겹이음길이(0.72부터 1.58ld)에 대한 실험결과를 정리하였다. 각 보강근의 겹이음길이는 ACI 440에서 제시하고 있는 FRP 보강근에 대한 기준을 적용하였으며, 실험결과에서 사용된 FRP 보강근의 경우, 기준에서 제시하고 있는 부착길이에 대한 1.3과 1.6의 계수가 충분한 것으로 나타났다.

본 논문에서는 FRP 보강재의 부착방식에 따른 RC보의 휨보강 성능평가에 대하여 연구하였다. 기존의 FRP 휨보강공법은 보강재의 형태에 따라 크게 FRP 쉬트 보강공법과 FRP 플레이트 보강공법으로 분류될 수 있으며, 각 공법은 에폭시의 양생기간동안 쉬트의 들뜸이 발생하지 않도록 주의해야하거나, 앵커설치 등 시공이 복잡하며, 인력이 많이 소요되는 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 논문에서는 Velcro형 고정재를 사용하여 FRP 플레이트를 임시 고정하는 보강공법을 제안하였고, 이에 대한 휨보강 성능평가 실험을 실시하였다. 실험은 FRP보강재의 부착방식을 변수로 하여 총 4개 실험체에 대하여 수행하였다. 실험결과 벨크로형 FRP판 보강공법은 타 공법에 비하여 우수한 시공성을 가짐과 동시에 휨내력이나 연성도 면에서도 우수한 보강성능을 확보하고 있는 것으로 나타났다.

FRP 복합체의 함침ㆍ접착에 사용되는 에폭시 수지와 같은 2액형 접착제는 두 성분을 상호 혼합함으로써 경화반응이 시작되며, 일정 시간이 경과되면 접착제의 점도와 온도가 급격히 증가된다. 이와 같이 접착제의 점도가 증가되면 작업성과 접착력이 저하되므로, 현장에서의 작업은 시공연도(workability)가 유지되는 한계, 소위「사용가능시간(pot life)」이내에 완료되어야만 한다. 본 연구에서는 구조보강용 FRP 복합체의 함침ㆍ접착에 사용되는 에폭시 수지의 사용가능시간을 평가하기 위하여 기존에 제안되고 있는 점도변화법 및 발열온도상승법의 적합성을 검증하고, 실험결과의 비교ㆍ분석을 통하여 구조용 접착제의 사용가능시간을 보다 합리적으로 산정할 수 있는 시험방법 및 평가기준을 제안하였다.