이 연구는 바잘트 섬유시트로 전단보강한 철근콘크리트 보의 전단경간비에 따른 구조물의 구조적 거동을 실험을 통해 확인하였다. 철근콘크리트 보의 전단보강은 무보강, 45도, 90도, U형보강을 변수로 두었으며 전단경간비에 따른 실험결과 U형으로 보강하였을 때 철근콘크리트 보의 전단보강효과가 높음을 확인하였다.

FRP 보강이 RC 기둥의 내진성능에 미치는 효과를 평가하고자 다양한 실험 연구가 수행되어 왔다. 그 중 많은 연구가 휨지배를 받는 원형 단면 RC 기둥의 거동에 초점을 맞추었다. 단면 형태가 FRP 보강에 의한 구속효과에 영향을 주기 때문에, 단면 형태에 따라 보강효과 및 최종손상 양상이 다를 수 있다. 또한, 기존 RC 기둥 중 일부는 현재의 구조기준을 만족하지 못하는 설계로 인하여 취성적인 파괴 모드인 전단 파괴가 발생할 것으로 여겨진다. 이 두 가지 조건을 고려하여, 현무암 섬유를 함유한 FRP 시트와 복합섬유 패널로 보강한 정사각형 단면을 가진 짧은 RC 기둥의 전단 거동을 살펴보기 위하여 반복하중 실험을 수행하였다. 실험 결과에서 전체적인 전단 거동의 개선을 확인하였으며, 이러한 경향은 모서리 부분에서 심각한 손상이 발생할 때까지 유효하였다.

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.

The purpose of this study was to develop a carbon fiber sheet with embedded fiber optic sensor for maintenance and performance improvement of aged concrete bridges. The carbon fiber sheet reinforcement method can separate the concrete and the carbon fiber sheet, so it is necessary to investigate the bond performance level. However, separation of concrete and carbon fiber sheet and investigation of concrete scaling phenomenon are carried out by human, so it is difficult to secure objectivity and accurate investigation. Therefore, in this study, a method to confirm the bond level of carbon fiber sheet by reinforcing with a carbon fiber sheet with a fiber optic sensor was examined. In this study, we investigated the strain of fiber optic sensor embedded in carbon fiber sheet to identify the separate point of carbon fiber sheet. The strain measured by fiber optic sensor was measured by numerical analysis. The strain rate of the carbon fiber sheet was compared with that of the carbon fiber sheet. As a result, it was confirmed that the strain was changed at the point where the carbon fiber sheet was separated, and the strain occurred in the carbon fiber sheet was examined to predict the separate point.

The purpose of this study is to develop a carbon fiber sheet with embedded fiber optic sensor for maintenance and performance improvement of aged concrete bridges. The carbon fiber sheet bonded method has many advantages in terms of member repair and reinforcement, but it is disadvantageous in that it is necessary to directly identify the separate point generated during the bonded of the carbon fiber sheets by an artificial method. In this study, we examined the method of confirming the separate point of the carbon fiber sheets by examining the strain of the fiber optic sensor embedded in the carbon fiber sheets. The strain rate measured by the fiber optic sensor was replaced by the strain of the carbon fiber sheets derived from the FEM analysis.

This paper deals with the strengthening effect of reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber sheets (CFSs). Fifteen strengthened reinforced concrete (RC) beams were experimentally evaluated to determine improvements in structural performance. Test parameters in this experimental study are strengthening ratios and strengthening methods of CFSs (I-S, I-W, U-S, U-W type). RC beams strengthened with CFSs were tested under sustaining load. Considering strengthening ratios and strengthening methods of carbon fiber sheets, structural performance and failure mode of test specimens were evaluated. The results show that maximum capacity of beams strengthened with CFSs is about 28.8% in I-S type, 20.5% in I-W type, 26.0% in U-S type, 28.7% in U-W type higher than that of control beam.

CFT(Concrete Filled Steel Tube)기둥은 부재의 합성효과와 경제적인 측면 때문에 최근 고층건물 시공 시 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 연구문헌을 살펴보면 CFT 기둥은 강관의 항복이후 강관의 일정지점에 국부좌굴이 생기는 단점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예상 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 TR-CFT (Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트를 사용한 TR-CFT기둥의 실험을 수행하였으며 휨내력에 대한 해석을 수행한 결과 실험값과 해석값이 잘 일치하였다. 또한 기존의 ACI 318 설계법은 강관내부에서 발생하는 콘크리트에 대한 구속효과를 고려하지 않아 저평가가 되어있음을 알 수 있었다.

In this study, experimental research was carried out to evaluate and improve the seismic performance of reinforced concrete beam-column joint regions using strengthening materials (CFRP sheet, AFRP sheet, embedded CFRP rod) in existing reinforced concrete structure. Therefore it was constructed and tested seven specimens retrofitting the beam-column joint regions using such retrofitting materials. Specimens, designed by retrofitting the beam-column joint regions of existing reinforced concrete structure, were showed the stable failure mode and increase of load-carrying capacity due to the effect of crack control at the times of initial loading and confinement of retrofitting materials during testing. Specimens LBCJ-CRUS, designed by the retrofitting of CFRP Rod and CFRP Sheet in reinforecd beam-column joint regions were increased its maximum load carrying capacity by 1.54 times and its energy dissipation capacity by 2.36 times in comparison with standard specimen LBCJ for a displacement ductility of 4 and 7. And Specimens LBCJ-CS, LBCJ-AF series were increased its energy dissipation capacity each by 2.04~2.34, 1.63~3.02 times in comparison with standard specimen LBCJ for a displacement ductility of 7.

In this study, experimental research was carried out to improve and evaluate the seismic performance of reinforced concrete beam-column joint using carbon fiber sheets in existing reinforced concrete building. Test result shows that retrofitting specimen(LBCJ-CS1, CS2) designed by the improvement of seismic performance of reinforced concrete beam-column joints load-carrying capacities were increased 1.26～1.35 times in comparison with the standard specimen.

The results presented in this paper also provide a summary of an experimental investigation, in which reinforced concrete beams were strengthened with carbon fiber sheets and subjected to fatigue loading. The comparison shoes that the analytical modal provides reasonably accurate prediction of deflections. Although carbon fiber composites were used for the evaluation, the modal is also applicable to other types of fibers.

본 논문은 탄소섬유시트로 하면을 보강한 콘크리트 보에서 온도가 상승함에 따라 서로 다른 선팽창계수를 가지는 콘크리트와 탄소섬유시트 사이에 계면전단응력이 발생함으로 부착강도 평가 시 이를 고려하여야 함을 기술하고 있다. 선형탄성거동을 가정한 계면전단응력의 이론식과 모형 보의 온도변화실험을 통하여 변형률을 측정한 결과를 비교함으로써 이론해의 적용성을 확인하였으며, 이론식으로부터 30℃의 온도변화가 발생하는 경우 탄소섬유시트 부착계면에서 최대 0.91MPa의 전단응력이 발생되는 것으로 조사되었고 변화량이 10℃인 경우에서도 에폭시에 의한 부착강도의 10~15%의 응력이 추가적으로 발생하는 것으로 나타났다. 그러므로 탄소섬유시트로 콘크리트 구조물을 보수, 보강하는 경우 부착강도 평가 시 온도의 영향이 고려되어야 하며, 온도변화에 따른 장기간의 거동을 평가하는 노력이 필요한 것으로 판단된다.

최근 연구들은 특별한 정착장치 없이 실험보 하면을 CFS로 보강한 RC보에 반복하중이 작용하면 보강재 단부 접착계면이 피로파괴 된다고 보고하였다. 본 연구에서는 접착계면의 피로파괴를 지연 또는 방지시켜 피로내구성을 향상시키기 위해 단부측에 U형 밴드를 보강한 후 최대 100만회 피로실험을 실시하였다. 보강보 종류는 CFS를 하면 보강한 1겹 무밴드, 하면 및 단부를 U형 밴드로 보강한 1겹 U밴드와 3겹 U밴드가 있다. 실험변수들로는 단부의 U형 밴드 유무, CFS의 겹수, 정적실험으로부터 구한 정적 최대하중의 60%～90%의 재하하중 범위 등이 있다. 실험결과를 이용하여 파괴모드, 반복횟수-처짐 관계를 비교 분석하였다. 실험 결과에 의하면 단부의 U형 밴드는 접착계면의 부착파괴를 방지하고 콘크리트 모체와 CFS를 일체거동하게 하며, 피로강도 증가에 상당한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

본 논문에서는 철근 콘크리트보의 인장면에 고강도이며 경량인 섬유시트를 외부 부착한 보강보의 휨 실험결과를 바탕으로 섬유시트로 보강된 RC 휨부재의 비선형 해석 기법을 제시한다. 섬유시트의 인장성능을 측정하기 위하여 총 120개의 섬유시트 인장시험편을 제작하여 시험하였으며, 섬유시트 보강 RC보의 여러 가지 보강특성 및 섬유시트의 적절한 파단변형률을 평가하기 위한 실험적 연구를 위해 75개의 비교적 큰 규모의 보를 시험하였다. 콘크리트의 비선형 압축 분포 및 인장성능을 고려한 비선형 단면 해석과정을 전개하였으며, 이러한 비선형 해석기법이 섬유시트 보강 RC보의 하중-변위 응답 및 휨거동 특성을 정확하게 예측함을 확인하였다.

본 연구는 균열이 발생한 R/C보를 탄소섬유시트(Carbon fiber sheet)로 보수했을 경우 시트의 박락과 균열의 확대 및 성장 메커니즘을 조사한 것이다. 실험변수는 하중형식, 재하속도, 사전균열 유무 등이다. 실험에서, 보의 파괴는 전단력 급변에 의한 재하점 직하부의 단차박리의 발전과 전파로 시작됨이 확인되었지만, 파괴기구는 하중형식, 재하속도, 사전균열 유무 등에 영향을 받지 않았다. 특히, 사전균열을 갖는 보의 경우, 균열의 성장은 재하점 직하의 특정한 균열에 집중되고, 이 균열의 확장에 의한 탈착이 보의 파괴를 이끌었다.