FRP 시트(Sheet)를 활용한 보강 공법은 제작 과정에서의 간편함과 시공의 용이성으로 현장에서 다수 적용되고 있으며, 기존 연구자들은 FRP 시트로 보강한 철근콘크리트의 휨강도를 예측하기 위한 연구를 진행하였다. 그러나 이는 주로 탄소 섬유와 유리 섬유에 한정되어 있었다. 이 연구에서는 바잘트 섬유시트의 역학적 성질을 파악하기 위하여 물성 시험을 수행하였으며, 바잘트 섬유시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과 보강량이 증가할수록 실험체의 내력이 증가하였다. 또한 휨파괴 및 시트 파단, 시트 부착 탈락, 시트 박리가 발생하였다.

최근 들어 아라미드 섬유 시트는 건설 산업에 쉽게 사용되고 있다. 아라미드 섬유 시트는 높은 특성강도 및 강성, 높은 부식 저항성능, 경량 및 자기적 투명성과 같은 많은 장점을 제공한다. 본 연구에서는 아라미드 섬유 시트의 난연성능 및 접착강도가 연구되었다. 아라미드 섬유 보강 콘크리트 기둥의 내화성능은 표준 및 외부화재 곡선에 대해 서로 다른 조합의 보드 두께와 종류로 제작된 6개의 실험체를 사용하여 연구되었다. 그 결과 아라미드 섬유 시트는 마감재료를 이용해서 한 시간의 내화성능을 가지는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 풍하중에 노출된 강재 및 CFRP로 구성된 비닐하우스에 대한 확률론적 성능비교를 하였다. 풍하중에 대한 취약성은 강풍에 노출된 온실의 파괴확률을 추정하기 위해 사용되었으며 단동 비닐하우스의 유한요소 모델링은 한국농촌 경제연구원에서 발간한 설계도를 적용하였다. 해석결과를 구조물의 한계상태와 비교함으로써 비닐하우스의 파괴상태를 결정할 수 있다. 기본적으로 몬테카를로 시뮬레이션은 풍속에 따른 파괴확률을 도출하기 위해 가상의 풍하중에 대하여 적용하지만 본 논문에서는 전체에 대한 수직 및 수평 변형한계상태를 고려하였다. 그 결과, 강재 비닐하우스가 가장 높은 성능을 보였으며 수평 변형 한계상태가 하중조건에 대한 단동비닐하우스의 파괴원인임을 확인하였다.

최근 국내에서 토목 및 건축구조물의 노후화 및 성능저하에 따른 사회적인 우려가 발생하고 있다. 일반적으로 노후 구조물의 보수보강 방법으로는 외부 부착공법이 가장 많이 사용되고 있으며 시공 용이성을 위하여 GFRP나 CFRP Sheet나 Plate를 활용한 부착 보강방법이 활발히 적용되고 있다. 그러나 이들 방법은 온도에 취약하며 탄소섬유의 경우 경제성이 낮다는 우려가 발생한다. 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 상대적으로 우수한 현무암 섬유(BFRP)를 활용하여 온도변화 및 콘크리트 표면 내 균열발생에 따른 BFRP-콘크리트의 인장 부착성능 및 파괴 패턴을 실험적으로 평가하였다. 그 결과 구조물의 온도가 상승함에 따라 BFRP-콘크리트 계면의 부착성능은 약 30%정도 감소하는 것으로 나타났으며 내열성 수지를 사용한 보강재의 경우 일반 함침용 에폭시 수지보다 부착성능이 다소 우수한 것으로 평가되었다. 콘크리트 표면 내 균열 발생된 경우 균열의 폭이 증가함에 따라 부착 성능은 약 20%씩 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 균열보수제로 보강 후 계면에서의 부착성능의 경우, 보강 전 대비 약 30% 정도의 개선효과를 나타내었다.

유한요소법(finite element method)은 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 더욱더 현실적으로 해석하고 예측하는 방법으로 다양한 분야의 제품 개발에 적용되고 있다. 하지만 섬유배향과 변형률 속도가 역학적 특성에 영향을 미치는 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료에 관한 수치해석을 이용한 접근 방법은 현재까지 다소 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat의 수치해석 재료 모델을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 역학적 특성을 정의하고 검증하는 것에 있다. 또한 이를 통해 좀더 현실 적으로 고분자 복합재료의 거동을 예측하고자 한다. 이를 위해 다양한 고분자 중 30wt%의 단섬유 질량 비율을 갖는 폴리부 틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 섬유배향과 변형률 속도에 따른 인장 특성을 참고문헌을 통해 조사하였다. 또한 Moldflow 프로그램을 사용한 사출해석을 통해 유리섬유 배향 정보를 계산하였으며 이를 매핑(mapping) 과 정을 통해 유한요소 인장 시편 모델에 전달하였다. 대표적인 유한요소 상용 프로그램 중 하나인 LS-DYNA는 유리섬유 배향과 변형률 속도에 따른 복합재료의 인장 특성을 연구하기 위해 Digimat과의 연성해석(coupled analysis)에 활용되었다. 그리고 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료를 해석하기 위한 LS-DYNA의 다양한 비등방성(anisotropic) 재료 모델들의 장단점을 서로 비교하고 평가하였다.

본 논문에서는 아라미드 스트립을 이용하여 영구거푸집을 제작하고 철근 콘크리트 기둥에 적용하여 성능을 평가하였다. 보강된 철근콘크리트 기둥의 구조거동을 평가하기 위하여 총 3개의 기둥을 제작하였다. 1개의 실험체는 무보강 실험체로서 비내진 상세의 기둥이며 다른 두 실험체의 경우 내진설계가 적용되거나 아라미드 섬유보강 영구거푸집으로 보강하였다. 기둥의 전형적인 성능평가를 위하여 일정한 축하중하에서 정적반복가력 실험을 수행하였다. 실험결과 무보강 실험체와 비교하여 전단 강도, 연성 및 에너지 소산능력을 증가시켰으며 반복하중으로 인한 강도 및 강성 저감에서 우수한 성능을 보였다. 따라서, 본 연구에서 제안한 아라미드 보강 영구거푸집은 기존 RC 기둥의 내진성능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

This study provides an economical and effective method to improve the interlaminar properties of carbon fiber-reinforced polymers (CFRPs) using aluminum trihydroxide (ATH) microparticles. ATH microparticles are cheap and are expected to show good affinity to epoxies in the matrix and sizing agents of the carbon fibers owing to the presence of three hydroxyl groups. In addition, ATH particles are reported to improve the mechanical properties of polymers when used as the reinforcement. In this study, ATH microparticles of various sizes, 1.5, 10, and 20 μm, were used to improve the interlaminar properties of the CFRPs. ATH particles with a size of 1.5 μm improved the tensile properties of the ATH/epoxy resin and did not significantly alter the curing behavior. The interfacial adhesion between the carbon fiber and the epoxy resin was also improved, and the impregnation of the resin mixture remained similar to that of the neat resin, resulting in no significant void and defect formation. Considering the above results, the resulting 1.5 μm ATH-reinforced CFRP showed improved interlaminar properties compared to CFRP without ATH. However, 10 and 20 μm ATH-reinforced CFRPs showed deteriorated interlaminar properties due to the diminished tensile properties of the resin itself and resin impregnation, which resulted in more voids and defects, despite the interfacial adhesion between the fiber and the matrix resin.

본 연구는 초고성능 콘크리트의 성능을 보다 향상시키기 위해 현재 콘크리트 보강에 사용하는 섬유들을 조합한 복합 섬유를 제작하여 복합섬유 혼입 초고성능 콘크리트의 강도 특성을 분석하였다. 복합섬유 4종과 단일섬유 3종을 각각 혼입하여 유동성과 압축, 휨강도 실험을 진행하였다. 복합섬유와 단일섬유 혼입 시험체 모두 유동성 평가를 만족하였으며, 단일섬유가 조금 더 우수한 성능을 나타내었다. 강도 평가결과 파라아라미드 섬유와 강섬유를 조합한 복합섬유 2종이 가장 우수한 결과를 나타내었으며, 복합섬유 직경 차이에 따라 압축 및 휨강도 보강효과가 다르게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 압축강도 감소를 최소화하며 휨강도를 증가시킨 결과를 통해, 복합섬유는 단일섬유 간의 단점을 서로 보완할 수 있을 것으로 판단되며, 본 연구를 통해 차후 콘크리트의 다양한 재료적 특성을 보강하는 복합섬유도 충분히 제작 가능할 것으로 판단된다.

조합하중 작용 시 현무암섬유 강화 복합재료(BFRP) 플레이트의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 유한 요소법(FEM)을 통하여 평가하였다. 복합재료 플레이트 내에서 고려될 수 있는 경계 조건, 치수의 종횡비 및 하중 조건과 같은 다양한 매개변수에 대한 영향성을 연구하였다. BFRP의 역학적 성질은 국내에서 제작된 시편을 이용하여 인장 및 면내 전단 실험을 통하여 구하였다. 산정된 물성치를 토대로 고전적인 판 이론을 이용하여 대칭으로 적층된 판을 우선적으로 분석하였다. 그 결과 2축 및 전단에 대한 조합 하중의 경우, 종횡비가 0.5∼1.0 일 때 좌굴하중이 빠르게 감소한다는 것을 알 수 있었다. 이와 반대로, 종횡 비가 1.0∼2.5 일 때는 좌굴하중이 약간 감소하는 경향이 보였다. 또한, 기존 축 방향 하중의 평면 내 전단 하중을 조합하여 추가할 경우 플레이트 판 내의 좌굴하중 감소가 약 4% 정도로서 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다.

UHPFRC 15 M 분절형 박스거더에 대한 비선형 재료 및 비선형 기하학적 유한요소해석을 수행하였다. UHPFRC의 인장 및 압축 영역에서의 구성방정식은 공시체 시험을 기반으로 하였고, 체적 대비 강섬유 혼입률이 각각 1.0%, 1.5% 및 2.0%에 대해 해석을 수행하였다. UHPFRC를 위한 3차원 8 node hexahedron brick model과 1차원 embedded steel element를 기반으로 모델링하였다. UHPFRC 박스거더 단면에서 하부플랜지에 14개, 24개, 32개의 15.2mm 강연선을 모델링하여 실험결과와 비교하였다. 하중과 변위관계, 선형거동에서 비선형거동으로 변하는 시점에서 하중 및 중립축 변화 과정이 실험결과와 비교해 볼 때 정확하게 산출되었다. 따라서, 압축 및 인장구역에서 구성방정식을 반영한 재료적 비선형해석, UHPFRC 분절형 박스의 기하학적 비선형 해석이 유효함을 알 수 있다.

Recently, there is an increasing the pavement distresses such as rutting with an increase in heavy vehicles on the road in Mongolia. Rutting is the longitudinal depression in the wheel path in asphalt pavements and it causes a hydroplaning and severe safety concern for users. This study aims to develop paving material that can prevent rutting on the road pavement by improving the durability of the asphalt mixture in Mongolia. Therefore, this study was carried out using the technique of reinforcing the material by adding fibers to conventional asphalt mixture. Fibers have been used to reinforce various materials for many decades in various parts of the world. It is generally understood that asphalt is strong in compression and weak in tension. Adding fibers with high tensile strength can help increase the strength of a mixture[1]. A mixture of glass fibers was used in this study to evaluate the performance characteristics. In coordination with the City of Ulaanbaatar, The test section selected in this study was Peace Avenue in Ulaanbaatar. The test section was a bus lane with severe rutting by heavy vehicles. The designated road test section performed cutting and overlay using five asphalt mixtures: Glass Fiber-reinforced Asphalt, Hot Mix Asphalt(10mm, 19mm), Polymer Modify Asphalt(2 types). The performance survey was conducted after the summer. As a result, No noticeable cracks were observed in glass-reinforced mixture section and the rut-depth of the glass-reinforced mixture is lower than other mixtures[2].

Recently, Cambodia has been investing a lot of money in the construction and maintenance of roads, which are social infrastructures. However, damage to the existing pavement is accelerating due to the old age of the road pavement, poor drainage facilities and increase in heavy traffic. To solve this problem, a fundamental solution such as a high-performance asphalt mixture is required to extend the life of road pavement. In this study, a high performance glass fiber reinforced asphalt mixture developed in Korea was applied to Cambodia. Prior to field application, Marshall stability tests were performed on glass fiber reinforced asphalt mixtures, SBS modified asphalt mixtures and asphalt mixtures commonly used in Cambodia. The Marshall stability test showed that the glass fiber reinforced asphalt mixture and the SBS modified asphalt mixture had the same strength (about 1.3 times higher strength than the usual asphalt mixture). In addition, the test construction was carried out on the National Highway 2 of Cambodia for the evaluation of the performance of the three mixtures. In the future, the long-term performance evaluation of each mixture will be conducted through follow-up survey of the test construction area.

The contemporary high-tech structures have become enlarged and their functions more diversified. Steel concrete structure and composite material structures are not exceptions. Therefore, there have been on-going studies on fiber reinforcement materials to improve the characteristics of brittleness, bending and tension stress and others, the short-comings of existing concrete. In this study, the purpose is to develop the estimated model with dynamic characteristics following the steel fiber mixture rate and formation ration by using the nerve network in mixed steel fiber reinforced concrete (SFRC). This study took a look at the tendency of studies by collecting and analyzing the data of the advanced studies on SFRC, and facilitated it on the learning data required in the model development. In addition, by applying the diverse nerve network model and various algorithms to develop the optimal nerve network model appropriate to the dynamic characteristics. The accuracy of the developed nerve network model was compared with the experiment data value of other researchers not utilized as the learning data, the experiment data value undertaken in this study, and comparison made with the formulas proposed by the researchers. And, by analyzing the influence of learning data of nerve network model on the estimation result, the sensitivity of the forecasting system on the learning data of the nerve network is analyzed.

A pultruded fiber reinforced polymer plastic (PFRP) structural is one of the most widely used composite member in construction. In generally, PFRP members is composed of plate elements so that it needs to evaluate stability problems when they are used by construction members. On the other hand, creep effect may be occurred in PFRP members under sustained load. Primary to experiment for PFRP creep, previous works are studied. In the previous work related to buckling of PFRP member, it can be calculated buckling strength of PFRP members when it is known that material property of longitudinal and transverse direction of PFRP members. The researches for creep behavior of PFRP has been conducted and time-dependent degradation elastic moduls can be predicted by the empirical equation. In this study, it will be conducted creep test for PFRP and time-dependent stress-strain relationship will be plotted. It is expected that long-term buckling behavior of PFRP is evaluated by theoretical and numerical method such as finite element method.

Recently, redevelopment and reconstruction projects have caused problems such as depletion of natural aggregates, and the use of recycled aggregate is being reevaluated as an optimal alternative. Therefore, in this study, the mechanical and deformation characteristics of Environment-Friendly Recycled Coarse Aggregate (here after, EFRCA) concrete reinforced with para-aramid fiber with high strength and high elasticity are examined. The experimental main parameters were EFRCA replacement ratio (0, 30 and 50%) and para-aramid fiber volume fraction (0, 0.75 and 1.0%). Experimental results show that the EFRCA concrete has lower compressive strength than plain concrete. However, compared with the natural aggregate, the EFRCA concrete, which exhibited low material properties, showed almost the same performance as plain concrete, such as increased flexural strength and improved ductility by incorporating para-aramid fibers. Through the experiment, it is considered that the most suitable para-aramid volume fraction is 0.75%. Based on these results, the experimental results related to the performance degradation of EFRCA concrete containing para-aramid fibers are secured and basic data for determining the reuse possibility and reinforcement method of structures are presented.

It is a well known that concrete is strong for compression and weak for tension. For reinforcing the weakness and improving the performance about concrete, various methods are used. Fiber reinforced concrete that is one of them has been investigated in this study. The function of fiber in concrete is to improve the stress strain relation and toughness, crack control. It’s applied from normal strength concrete to ultra-high performance concrete. But it is essential to disperse fiber uniformly and to prevent aggregation of fiber in concrete, in order that fiber reinforced concrete show the sufficient performance. The various properties of fiber affect the essential properties, for instance, length and diameter of fiber, source, etc. So, this study evaluated the ultra-high performance concrete with mixed in composite fiber.