섬유강화플라스틱(FRP)은 우수한 장기내구성으로 인해 보강재료로 알려져 있다. 이 연구에서는 콘크리트 구조물에 적용했을 때 탄소섬유와 아라미드섬유 보강재의 휨보강 특성에 대한 해석적 연구 결과를 제시하였다. 이 해석적 연구의 주요 대상은 콘크리트 교량 중 보수보강의 주요 대상인 슬래브교와 프리플렉스 거더교를 대상으로 하였다. 해석적 연구는 ACI Committee 440과 이한계상태설계를 기반으로 한 이전 연구를 참고하여 수행하였다. 또한, 슬래브교 및 프리플렉스 거더교에 적용한 탄소섬유 및 아라미드섬유의 구조적 특성을 정리하였다.

국내 노후교량에 대한 보강은 지속적으로 증가하고 있으며, FRP 보강재에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 이 논문에서는 ACI Committee 440를 참고하여, 프리플렉스 거더의 FRP 보강재 적용을 위한 설계식을 제안하였다. 또한, 프리플렉스 거더의 FRP 보강재 적용 특성을 설계예제를 통해 제시하였다. 설계 결과를 통해, FRP 보강재는 사용성 측면에서 우수한 휨보강 효과를 나타내었다.

Existing reinforced concrete frame buildings designed for only gravity loads have been seismically vulnerable due to their inadequate column detailing. The seismic vulnerabilities can be mitigated by the application of a column retrofit technique, which combines high-strength near surface mounted bars with a fiber reinforced polymer wrapping system. This study presents the full-scale shaker testing of a non-ductile frame structure retrofitted using the combined retrofit system. The full-scale dynamic testing was performed to measure realistic dynamic responses and to investigate the effectiveness of the retrofit system through the comparison of the measured responses between as-built and retrofitted test frames. Experimental results demonstrated that the retrofit system reduced the dynamic responses without any significant damage on the columns because it improved flexural, shear and lap-splice resisting capacities. In addition, the retrofit system contributed to changing a damage mechanism from a soft-story mechanism (column-sidesway mechanism) to a mixed-damage mechanism, which was commonly found in reinforced concrete buildings with strong-column weak-beam system.

철근 콘크리트 구조체는 시간의 경과에 따라 시공 중의 설계 변경 및 시공 불량, 구조물의 완공 후의 용도 변경에 따른 하중 증가, 구조물 지역의 환경변화, 시간의 경과에 따른 재료 특성의 변화 등 구조적, 환경적, 재료적 요인에 의해 내구성에 영향을 받게 된다. 따라서 내구성 및 내력 등의 구조적 성능이 저하된 구조체의 안전성을 확보하고 내구연한을 늘리기 위한 적절한 진단과 보수⋅보강이 필요하다. 다양한 구조물의 보강공법 중, 최근에는 재료의 자중, 구조체 사용 면적 감소, 시공성 저하 등의 문제를 해결하기 위하여 재료 자체가 경량이고 부식이 적은 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 등과 같은 FRP(Fiber Reinforced polymer)재료를 이용하여 보강하는 공법이 널리 이용되고 있다. 또한, 많은 연구를 통하여 FRP 외부 부착 공법이 철근 콘크리트 구조물에 있어 보, 기둥, 슬래브 등의 주요 부재의 구조적인 보강에 아주 효과적인 것으로 증명되었다. 섬유시트를 구조물에 부착하여 보강하는 방법은 보강재의 탈락으로 인한 보강효과의 상실 및 구조부재의 파괴가 가장 큰 취약점으로 꼽히고 있다. 특히 보강재의 탈락은 서서히 발생하는 것이 아니라 갑자기 일어나는 현상이기 때문에 예측이 어렵고, 콘크리트의 피복과 함께 탈락하게 되는 경우에는 구조부재 자체에도 피해를 끼칠 수 있어 그 위험성이 크다. 따라서 본 기사에서는 FRP로 휨 보강된 철근 콘크리트 보의 파괴 모드를 간략하게 소개하고, 부착 강도 분석 및 보강재 형상에 따른 구조거동 분석에 관한 기존 연구 동향을 살펴보고자 한다. 마지막으로 최근 활발하게 연구되고 있는 FRP 앵커리지 시스템에서도 소개하고자 한다.

In this study, an experiment was conducted to evaluate the behavior of fiber reinforced concrete beam according to GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)sheets and based on previous specimens and directly compare the fiber reinforcing effect. As a result, all specimens, regardless of the cross section shape, had an increase in torsional capacity and similar behavior compared to previous study.

In this study, experimental research was carried out to improve and evaluate the seismic performance of reinforced concrete beam-column joint using Groove and Embedding FRP Rod and CFRP Sheet in existing reinforced concrete building. Test result shows that retrofitting specimen(RBCJ-SR2, SRCB2) designed by the improvement of seismic performance of reinforced concrete beam-column joints load-carrying capacities were increased 1.78 ~ 2.29 times in comparison with the standard specimen.

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.