본 논문은 FRP보강시스템에 의한 철근콘크리트보의 보강설계에 대하여 소개하고 있고 ISIS CANADA-Design Manual No. 4(2001) 및 KCI-2012의 설계 코드를 고려하여 연구가 수행되었다. FRP보강시스템에 의한 철근콘크리트보의 보강 설계순서 도가 제시되었으며, 보강설계해석프로그램을 소개하였다. 연구의 검증은 참고문헌과의 비교를 통해서 이루어졌다. 또한, 복철근 직사각형 보와 T형보의 정밀 분석을 통하여 보강 설계 순서도를 수정, 보완하는 경우를 제시하였다. 구조설계자는 본 프로그램 을 이용하여 FRP보강시스템에 의한 노후 철근콘크리트보의 보강설계를 쉽게 수행할 수 있다. 따라서 본 연구가 FRP보강시스템 의 최적화된 설계 및 제작 등에 실질적인 지침서가 될 수 있을 것으로 기대된다.

내진설계기준이 개정됨에 따라 기 시공된 철근콘크리트 건축구조물의 내진보강에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 내진철근상세가 적용되지 않은 철근콘크리트 기둥의 경우 지진이 발생할 경우 취성적인 전단파괴가 발생할 가능성이 크다. 본 연구에서는 아라미드 FRP를 이용하여 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 휨 및 전단내력 보강 후, 실험체를 반복횡하중 가력하여 아라미드 FRP의 내력 상승효과 및 연성능력의 증가를 확인하였다. 무보강 및 아라미드 FRP 보강 실험체를 비교 한 결과 아라 미드 FRP 보강이 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 내력을 증가시키고 연성능력 또한 증가시킴을 확인하였다. 또한 비내진상세 철근콘크리트 기둥의 아라미드 FRP 보강 시 기둥 뿐만 아니라 접합부의 보강 또한 필요함을 확인하였다.

본 연구는 FRP-콘크리트 합성구조의 휨/전단에 대한 구조적 성능 및 거동 특성을 해석적으로 규명하고자 휨/전단 저항성능에 대해 외연적 유한요소해석을 이용하여 FRP 합성보의 휨/전단파괴거동 해석을 실시하여 기 수행한 실험과 비교분석 하고, 적용된 콘크리트손상소성모델의 각각의 인자들의 영향에 대해 매개분석하고 최적화된 안을 제시하고자 하였다. 기하학적 및 재료적 비선형성 큰 경우 유한요소해석 중 내연적 해석의 경우 수렴에 많은 문제점을 내포함으로 외연적 유한요소 접근법이 보다 합리적임을 수치해석을 통해 보였다. 본 연구의 경우 콘크리트손상소성모델의 여러 인자들에 대한 매개변수 해석을 수행한 결과, 다이레이션각의 경우는 26°, 파괴에너지 값으로 100Nm/m2, 인자 Kc의 값으로는 0.667 그리고 손상계수는 감안하는 것이 합리적이다.

Existing reinforced concrete building structures have seismic vulnerabilities under successive earthquakes (or mainshock-aftershock sequences) due to their inadequate column detailing, which leads to shear failure in the columns. To improve the shear capacity and ductility of the shear-critical columns, a fiber-reinforced polymer jacketing system has been widely used for seismic retrofit and repair. This study proposed a numerical modeling technique for damaged reinforced concrete columns repaired using the fiber-reinforced polymer jacketing system and validated the numerical responses with past experimental results. The column model well captured the experimental results in terms of lateral forces, stiffness, energy dissipation and failure modes. The proposed column modeling method enables to predict post-repair effects on structures initially damaged by mainshock.

Existing reinforced concrete building structures have seismic vulnerabilities due to their seismically-deficient details resulting in non-ductile behavior. The seismic vulnerabilities can be mitigated by retrofitting the buildings using a fiber-reinforced polymer column jacketing system, which can provide additional confining pressures to existing columns to improve their lateral resisting capacities. This study presents dynamic responses of a full-scale non-ductile reinforced concrete frame retrofitted using a fiber-reinforced polymer column jacketing system. A series of forced-vibration testing was performed to measure the dynamic responses (e.g. natural frequencies, story drifts and column/beam rotations). Additionally, the dynamic responses of the retrofitted frame were compared to those of the non-retrofitted frame to investigate effectiveness of the retrofit system. The experimental results demonstrate that the retrofit system installed on the first story columns contributed to reducing story drifts and column rotations. Additionally, the retrofit scheme helped mitigate damage concentration on the first story columns as compared to the non-retrofitted frame.

To overcome shortcomings of fiber reinforced polymer (FRP), a hybridized FRP rebar was developed by the authors. This hybrid bar herein called “FRP Hybrid Bar” was fabricated by adopting advantages from two different materials, including glass fiber reinforced polymer (GFRP). Corrosion resistant characteristics of FRP Hybrid Bar were evaluated and the test results were explained in this paper. The use of the alternative reinforcement could allow concrete structures to extend life-span, to save maintenance and repair costs, etc. if the FRP Hybrid Bar was applied to RC structures located in a very corrosive environment, such as marina or harbor areas.

FRP composites bridge deck has advantages of structural characteristics and rapid construction in the replacements of the deteriorated bridge deck. Although FRP composites have many advantages, the application in the bridge design has been retarded so far due to the lack of design guidelines. In this paper, the design example for the FRP decked concrete composite girder bridges is presented to verify the proposed design method. The design of connection in the design example is the flexible hybrid shear connection included steel reinforcements and FRP tubes. Finally, this paper may be design guideline for FRP decked concrete composite girder bridges required the composite action.

Recently, the fiber reinforced polymers (FRP) materials have been recognized as advanced materials for bridge construction. The FRP bridge deck system has advantages to construct rapidly, its durability. The FRP bridge decks have accepted as a method of deteriorated reinforced concrete bridge deck replacement. For application, design method details and connections for FRP bridge decks will be provided. In this paper, the design method, deck design and connections details on FRP decked precast, prestressed concrete girder bridges is presented. In this study, the design method of efficient connection between FRP deck and concrete girder is proposed with composite action. The schematic of proposed modular FRP panel deck-to-concrete girder connection is also presented, which is the flexible hybrid shear connection included steel reinforcements and FRP tubes. The FRP deck-to-concrete girder hybrid connection system should be improved with further refinement and experimental program. Finally, it is hoped that this paper will be guideline for research and development on this subject field for researchers and engineers

Bond stress between cast-in-place ductile fiber reinforced cementitious composites and CFRP plank were experimentally analyzed. As failure shape, the mixture of failure between CFRP plank and epoxy, and failure between concrete and epoxy was shown. In case of RFCON from the suggested simple bond slip relationship, the maximum average bond stress was 5.39MPa, the initial slope was 104.09MPa/mm, and the total slip length was 0.19mm. PPCON showed the maximum average bond stress of 4.31MPa, the initial slope of 126.67MPa/mm, and the total slip length of 0.26mm, while RFCON+ appeared to have 8.71MPa, 137.69MPa/mm, 0.16mm. PPCON+ had 6.19MPa maximum average bond stress, 121.56MPa/mm initial slope, and 0.34mm total slip length. To comprehend the behavior of composite structure of FRP and concrete, local bond slip relation is necessary, and thus a simple relation is suggested to be easily applied on hybrid composite system

Pile foundations constructed by the fiber reinforced polymer plastic piles have been used in coastal and oceanic regions in many countries. Generally, fiber reinforced polymer plastic piles are consisted of filament winding FRP which is used to wrap the outside of concrete pile to increase the axial load carrying capacity or pultruded FRP which is located in the core concrete to resist the bending moment arising due to eccentric loading. In this paper, the analytical procedures of hybrid concrete filled FRP tube flexural members are suggested based on the CFT design method. Moreover, the analytical results are compared with the experimental results to obtained by the previous researches. The results of comparison analyses are performed to estimate the accuracy of the analytical procedure for hybrid FRP-concrete composite compression test, members under eccentrical loading.

철근 및 FRP Bar를 보강재로 사용한 콘크리트 보의 전단 거동을 실험적으로 평가하였다. 실험 변수는 특성이 다른 보강근을 휨 및 전단 보강한 것과 전단보강근비이다. 콘크리트 보의 전단강도 산정에 일반적으로 널리 이용되는 수정트러스 이론의 타당성을 실험 결과의 분석을 통하여 평가하였다. CFRP 및 GFRP를 휨 및 전단 보강한 콘크리트 보에 그대로 적용하는 것은 적절하지 않음을 알 수 있었다. 실험결과는 FRP Bar를 보강근으로 사용한 콘크리트 보의 전단 문제에 수정트러스 이론을 그대로 적용하는 것은 타당하지 않다는 것을 알 수 있었다.

This paper presents the design, fabrication and performance of a reinforced concrete beam strengthened by GFRP box plate and its possibility for structural rehabilitations. The load capacity, ductility and failure mode of reinforced concrete structures strengthened by FRP box plate were investigated and compared with traditional FRP plate strengthening method. This is intended to assess the feasibility of using FRP box plate for repair and strengthening of damaged RC beams. A series of four-point bending tests were conducted on RC beams with or without strengthening FRP systems the influence of concrete cover thickness on the performance of overall stiffness of the structure. The parameters obtained by the experimental studies were the stiffness, strength, crack width and pattern, failure mode, respectively. The test yielded complete load-deflection curves from which the increase in load capacity and the failure mode was evaluated.

An FRP(fiber reinforced polymer)-concrete hybrid hollow offshore wind power tower was proposed. To design this new-type wind tower, a design program was developed. It can design optimized sections automatically with the consideration of material nonlinearities. When the outer diameter and requested capacities of the hybrid tower are given, the developed program performs axial force-bending moment interaction analyses for one thousand sections of the tower and suggests ten economically optimized designs. The analysis considers material nonlinearities of concrete and FRP, and the confining effect of concrete. By using the developed program, example design processes were performed for a 5.0MW turbine and a 3.6MW turbine. The designing process was performed for the loads of wind power turbine and wind load. The designed section and analysis results showed the developed program suggested rational and satisfactory section designs.

This study proposes a hybrid system of fiber reinforced polymer (FRP) and ultra high performance concrete (UHPC) to enhance flexural strength of existing reinforced concrete (RC) slabs. The proposed system is designed to be placed at the top surface of the slabs for flexural strengthening of the sections in both positive and negative moment zones. The enhancing mechanisms of the proposed system for both positive and negative moment regions are presented. Moreover, to prevent the compression in FRP of the enhanced sections in positive moment zone at flexural failure, neutral axis of the sections at failure is enforced to be in UHPC overlay. From this condition, a relationship between design parameters of FRP and UHPC is established.

이 연구는 새로운 형태의 FRP-콘크리트 합성말뚝인 하이브리드 CFFT(HCFFT)를 개발하는 과정의 일부이다. 이 논 문에서는 CFFT와 HCFFT의 압축강도실험을 통하여 구조적 거동을 분석하였다. 압축강도실험에 앞서 PFRP와 FFRP 재료의 역학적 성질을 조사하였다. HCFFT 압축강도실험은 콘크리트 강도와 FFRP의 두께를 변수로 하여 실험을 수 행하였다. 그리고, FFRP 두께를 변수로 PFRP를 제외한 CFFT 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 HCFFT와 비교· 분석하였다. 실험 결과, HCFFT의 압축강도는 CFFT에 비하여 11~47% 향상되는 것으로 나타났다. 실험구간내의 필 라멘트 와인딩 FRP 보강두께의 증가에 따른 HCFFT의 압축강도는 선형으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 실 험체와 동일한 조건의 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과는 실험결과에 비하여 모든 시편에서 약간 작은 값을 보였으며, 0.14%에서 17.95%까지의 오차범위 내에 있음을 알 수 있었다.

본 연구에서는 한국산업표준에서 제시하는 콘크리트 강도 시험용 공시체를 이용하여 콘크리트 보강용 FRP의 부착 성능을 평가하기 위한 실험방법을 제안하고 이에 따라 FRP의 부착성능을 평가해 보도록 한다. 따라서 탄소섬유와 유리섬유로 이루어진 FRP를 두 겹으로 보강하여 양생한 철근 콘크리트 보에서 보강재의 탈락이 유도될 수 있도록 실험체를 설계하고, 3점 재하 시 적절한 파괴형상 및 부착강도가 나타나는 지를 실험을 통해 관찰하였다. 실험결과, 보강재의 탈락으로 인한 파괴가 유도되었으므로, 본 연구에서 제안된 실험방법을 통하여 크기가 작은 일반강도 콘 크리트 실험체에서 FRP의 부착강도를 평가할 수 있는 것으로 사료된다.

콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

본 연구는 하이브리드 FRP로 보강된 철근 콘크리트 보의 구조거동 예측을 목표로 구조해석을 수행하여 기존에 발 표된 실험 연구 데이터와 비교하였다. 보다 정확한 구조해석을 위하여 현존하는 다양한 부착강도 모델을 검토한 후, 이 중 콘크리트 피복분리를 예측하는 Teng and Yao model과 FRP 탈락 현상을 예측할 수 있는 Smith and Teng model을 유한요소 해석 모델에 포함시켰다. 비선형 재료 및 형상 역시 구조해석 모델에 포함되었으며 이렇게 해석 된 결과는 실험결과와 비교하여 유사한 경향을 나타냈다. 그러나 다양한 하이브리드 FRP로 보강한 철근 콘크리트 보의 파괴모드를 보다 정확하게 예측하기 위하여 현존하는 수치식의 수정 및 도입이 필요하다.

Six concrete beam specimens reinforced with multiple layers of reinforcement and combinations of different reinforcement types (steel, GFRP, and CFRP bars), and four FRP bar-reinforced concrete beams with fibers were constructed and tested. An investigation was performed on load-carrying capacity, post cracking stiffness, cracking pattern, and ductility for all specimens. Addition of fibers and hybrid reinforcing with steel bars can be possible methods to overcome the low stiffness and ductility of FRP bar-reinforced beams.