이 논문에서는 기존의 조인트 교량을 일체식 교대 교량으로 변경할 경우, 온도하중에 의한 상부구조의 인장에 따른 흉벽의 휨거동을 보강하기 위한 흉벽 FRP 보강공법을 제안하고, 설계 및 유한요소해석을 통해 보강 효과를 검토하였다. FRP 보 강재는 펄트루젼 공정으로 제작하며, 흉벽 전면부에 부착하여 일체식 교대 교량으로 변경할 때, 흉벽에 부족한 인장철근의 역할 을 대체하게 된다. 흉벽 FRP 보강공법의 설계는 ACI Committee 440을 참고하여 수행하였으며, 유한요소해석은 콘크리트, 철근 및 유리섬유와 비닐에스터로 제작한 FRP 보강재의 최대응력을 보강 방법에 따라 비교하였다. 유한요소해석 결과, FRP 보강재는 콘크리트에 발생하는 인장응력을 감소시키는 역할을 하며, 흉벽이 저항할 수 있는 휨모멘트를 증가시킬 수 있는 것으로 나타났 다.

이 연구는 지진하중 작용시 RC 교각의 겹침이음부에서 발생할 수 있는 종방향 철근의 부착파괴를 방지하기 위한 FRP 래핑 보강공법에 관한 실험적 연구이다. FRP 래핑공법은 수작업 또는 장비를 이용해 교각에 유리섬유를 래핑하고 에폭시 수지를 이용해 고정시키는 공법이다. FRP 래핑공법의 내진성능 보강효과를 확인하기 위해, 겹침이음부가 존재하는 6개의 교각 실험체에 대해 준정적실험을 수행하였다. 실험결과 FRP 래핑공법으로 보강한 교각은 변위연성도 및 에너지소산 능력이 증가하 였으며, 무보강 실험체에 비해 연성거동함을 확인하였다. 또한, FRP 래핑 보강량과 보강효과는 선형비례하지 않으므로 최적 설 계를 통해 교각을 보강하는 것이 효과적임을 확인하였다.

In this study, the performance of a steel-FRP composite bridge safety barrier was evaluated through the vehicle crash test. Glass fiber and polyester resin were used for FRP. The structural strength performance, the passenger protection performance, and the vehicle behavior after crash were evaluated corresponding to the vehicle crash manual. As the result, A steel-FRP composite safety barrier was satisfied with the required performance.

건설 분야에서는 신소재인 FRP(fiber reinforced polymer) 복합재료는 그 경량성과 고강도로 점차 그 사용영역이 넓어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 FRP 소재의 성능을 평가하기 위하여 제2 진도대교를 원형(prototype)으로 하는 3차원 선형 모델링을 하였고 케이블 및 거더에 복합소재를 적용하여 해석하였다. 해석 결과는 Steel 케이블 및 보강형을 사용한 경우와 비교를 통하여 분석하였고 정적해석 및 모드해석을 수행하였다. 정적해석에서는 각 부재의 최대 응력 및 중앙 지점의 최대 처짐을 비교하였다. 사하중 감소 때문에 복합소재를 사용한 경우 상판의 처짐이 감소하는 것을 확인하였으며, 케이블의 단면을 감소시켜 해석함으로써 그 결과를 다시 보였다. 단면 감소, 모드해석에서는 진동수 비를 통해 Flutter의 발생 풍속을 비교하였다.

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

본 논문에서는 내구성과 수명을 획기적으로 향상시키기 위해 제3세대 건설재료인 섬유강화 플라스틱(FRP) 소재로 제작된 사각형 중공 교량 바닥판의 파괴모드를 실험과 해석을 통해 분석하였다. 재하시험 결과 바닥판의 강축방향의 거동은 파괴 직전까지도 거의 선형탄성적으로 거동한 반면, 약축방향의 거동은 재하초기부터 작은 하중하에서도 큰 비선형성을 보였다. 이 약축방향 비선형성의 원인은 웨브와 플랜지 연결부의 불완전한 일체거동으로 인한 소성거동 때문인 것으로 판단된다. 웨브와 플랜지의 연결부에 소성힌지를 도입한 간단한 구조모델을 이용하여 이를 확인하였다. 접착부의 박리 파괴 가능성도 검토하였으나 이는 대상 중공바닥판의 약축방향 파괴에 직접적으로 관여하는 것은 아닌 것으로 판단된다 약축방향의 구조거동을 개선시키기 위한 방안으로 내부를 폼으로 충전하는 방법을 제시하였으며 그 가능성을 구조해석을 통해 확인하였다.

복합재료(FRP)는 재료적 고비강도, 고내구성 등으로 인하여 건설분야에 널리 사용되고 있어, 본 연구에서는 인발성형된 FRP 바닥판의 형상최적설계를 수행하였다. 최적설계의 정식화에서 목적함수는 단위모듈의 체적을 최소화하도록 하였으며, 설계변수는 바닥판 단면의 기하적 치수와 재료적 물성을 사용하였다. 반면 바닥판의 성능을 최대한 효율적으로 설계하기 위하여 설계 제약조건으로 처짐규정, 재료파괴 기준, 좌굴하중, 바닥판 최소두께와 응력을 사용하였다. 단면형상의 효율적 결정과 시공성을 고려하여 구조적 보조부재를 포함하지 않는 튜브 모양의 형상으로 제한하였으며, 최적화 알고리즘은 Index기법을 적용하여 수렴성을 극대화한 개선된 GAs를 사용하였다. 상용 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 구조해석 결과를 최적화 과정에 필요한 제약조건으로 활용하고, 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 개발한 최적화 프로그램을 검증하기 위하여, 40m의 지간, 폭 12.14m에 주형 간격이 2.5m인 단순교를 대상으로 하였으며, 도로교 설계 기준을 만족하는 DB-24하중을 적용하였다. 복합재료의 재료로 E-glass섬유를 사용하였으며, 최적설계를 수행한 결과 인발성형공법에 의한 실용적인 단면을 제안하였다.

최근 건설구조물에 대한 FRP의 활용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP는 단위중량당의 강도와 강성이 기존 건설재료인 강재나 콘크리트에 비해 매우 크고, 부식에 대한 저항성이 뛰어나는 등의 여러 가지 물리적, 화학적 장점이 있다. 이러한 장점을 이용하여 FRP 외양관을 단면의 효율성을 극대화할 수 있고 경제성과 경관에 매우 효과가 큰 스트럿을 가진 PSC 박스거더교의 스트럿 부재의 피복재로 적용하고자 한다. 본 논문에서는 스트럿을 가진 PSC 박스거더에 사용되는 FRP 외양관의 적용성을 평가하기 위하여 이와 관련한 FRP 외양관의 시편실험과 FRP로 피복된 콘크리트 부재의 압축실험을 수행하였으며, 실험결과로부터 콘크리트 강도와 에너지 흡수능력 및 연성이 증진되어 스트럿 부재로써 충분한 안전성을 확보할 수 있음을 확인하였다

FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더 교량 구조는 기존의 PSC 박스거더를 효율적으로 변형시켜 넓어진 상부 슬래브의 캔틸레버 부분을 스트럿으로 지지하는 구조형식으로, 상부구조의 자중을 줄여 하부구조의 크기를 경감시키므로 경제적이고 미관이 뛰어난 교량 건설을 가능하게 한다. 본 연구에서는 국내에서 처음 시도되는 FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더의 실물모형 재하실험과 유한요소해석을 수행하여 상호 결과를 비교함으로써 FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더 교량 구조에서 FRP 스트럿과 스트럿 적용에 따른 상부 슬래브의 구조적 안전성에 대하여 평가하였다.

FRP바닥판은 경량이기 때문에 신속한 시공이 가능하고, 고정하중을 경감시킬 수 있다는 장점이 있어 전 세계적으로 시공 실적이 점차 증가하고 있다. 본 논문에서는 효과적인 FRP바닥판의 적용을 위하여 유한요소해석을 통하여 FRP바닥판을 구성하는 부재별 적정 형상비를 결정하였으며, 향후 FRP바닥판 설계시 기초자료로 활용할 수 있도록 하고자 하였다. 또한, FRP의 이방적 재료 특성과 복잡한 제약조건을 고려한 FRP바닥판의 최적설계를 수행하였으며, 그 결과를 토대로 제안된 FRP바닥판의 기본 단면 형상에 대한 검증을 수행하였다