FRP판과 현장타설 콘크리트 사이의 단순 부착모델 제안

유승운 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.12 No.1

최근에 상용 FRP 판(plank)을 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 및 보강재로 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다. FRP 판과 타설 콘크리트가 합성효과를 발휘하기 위해서는 두 재료간의 부착이 중요한 요인 중의 하나이다. 이러한 부착을 확보하기 위하여 FRP 판에 모래를 일반적으로 건설현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착하였다. FRP 판과 콘크리트 합성구조의 구조적 거동을 이해하기 위해서는 FRP판과 타설 콘크리트 사이의 정량적인 국부 부착모델이 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 합성구조 시스템에 간단히 적용할 수 있는 단순 부착모델을 제안한다. The use of hybrid FRP-concrete structures with a dual purpose of both permanent formwork and reinforcement, has been considered in some studies recently. For the FRP plank and the concrete to act as a composite structural member a satisfactory bond at the interface between the smooth surface of the pultruded plank and the cast-in-place concrete must be developed. Sand was bonded to the pultruded FRP plank using a commercially available epoxy system. In applying general analysis techniques to evaluate the performance of composite structures with FRP stay-in-place forming, it is essential that characteristics of the bond stress-slip relation be identified. In this study I would like to propose a simplified bilinear bond stress-slip model for FRP composite structures.

Developing a General Recycling Method of FRP Boats

윤구영,Yoon, Koo-Young The Korean Society for Marine Environment and Ener 2009 한국해양환경·에너지학회지 Vol.18 No.1

FRP선박의 폐처리와 재활용 연구는 지난 10여 년간 많은 발전이 이루어져 왔다. 특히 해상용과는 달리 폐기물의 투기나 방치가 매우 어려운 육상용 폐FRP의 재활용 방법과 기술의 발전에 기인한 결과이기도하다. 따라서 가장 많은 폐FRP 선박의 재처리는 육상용의 처리공정, 즉 파쇄와 분쇄 공정을 거친 후 수지류와 유리섬유류로 분리하여 재활용 또는 지정폐기물로 처리하게 되었다. 지난 연구를 통하여 처리공정 운영 측면에서 보다 경제적이며 2차 처리공정(분쇄 후 공정)에 유용한 시스템을 개발하였다. 그러나 다년간의 실험실규모의 처리시스템 운영을 통하여 두 가지의 개선점이 발견되었다. 첫째는 단순 용융하여 활용하던 유리섬유의 형상(폭과 넓이)의 다양화가 필요하게 되었으며, 두 번째 문제로는 수중 파쇄 공정 도입을 통하여 분진을 억제하였으나 시스템 상부(파쇄전 공정)를 통한 분진유발로 인하여 작업성의 저하가 발생한다는 것이다. 우선 유리섬유의 형상변화는 파쇄공정 중 칼날의 변화를 통하여 섬유 형태뿐만 아니라 chip형태(직사각형)로 박리할 수 있게 되었으며 파쇄공정의 상부에 cyclone분류기를 설치하여 유리가루와 수지가루를 분류하여 재활용하게 되었다. 아울러 작업환경의 청정성도 유지하게 되었다. 또한 유리 chip을 활용한 노 콘크리트 제품의 강도 실험결과 매우 우수한 결과를 보여주고 있으므로 앞으로의 폐FRP 선박의 재활용 분야의 다양성을 기대할 수 있을 것이다. For several decades, many researchers have been involved in developing recycling methods for FRP boats. There are four basic classes of recycling covered in the literature. Despite of environmental problems(safety hazards), mechanical recycling of FRP boats, which involves shredding and grinding of the scrap FRP, is one of the simpler and more technically proven methods than incineration, reclamation or chemical ones. Because FRP is made up of reinforced fiber glass, it is very difficult to break into pieces. It also leads to secondary problem in recycling process, such as air pollution and unacceptable shredding noise level. Another serious problem of mechanical FRP recycling is very limited reusable applications for the residue. This study is to propose a new and efficient method which is more wide range applications and environment friendly waste FRP regenerating system. New system is added with the cyclone sorting machine for airborne pollutions and modified cutting system for several glass fiber chips sizes. It also has shown the FRP chip fiber-reinforced concrete and fiber-reinforced secondary concrete applications with the waste FRP boat to be more eligible than existing recycling method.

FRP로 구속된 콘크리트 압축부재의 구속효과 분석

최은수(Choi Eunsoo),최승환(Choi Seung-Hwan) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 A Vol.31 No.1A

FRP 자켓으로 콘크리트를 보강하는 경우 FRP의 탄성계수에 따라 강도증진효과가 상이하게 나타난다. 본 논문에서는 기존의 데이터를 사용하여 FRP 보강재의 탄성계수에 따른 보강효과를 분석하고, 실용적으로 사용할 수 있는 강도증진 추정모델을 제시하였다. FRP의 탄성계수는 일반 콘크리트의 압축탄성계수와 강재의 탄성계수를 기준으로 세 구간으로 구분하여 비교하였다. FRP의 탄성계수가 증가할수록 추정모델의 기울기 및 y-절편이 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한, FRP의 탄성계수가 콘크리트의 압축탄성계수보다 작은 경우 FRP의 보강량이 작으며 보강효과가 없는 것으로 나타났으며, 이러한 경우 선형적인 모델을 사용하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 FRP의 탄성계수가 콘크리트 압축탄성계수보다 약 2배 큰 것만을 사용하는 경우의 보강효과 추정모델을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 모델은 y-절편의 구속조건 여부와 상관없이 거의 동일한 결과를 보여 주었으며, 이러한 특징은 강재보강에서도 발견되는 것으로 합리적인 결과라고 판단할 수 있다. Concrete columns strengthening effect due to FRP (Fiber Reinforced Polymer) confinement depends on the elastic modulus of the FRP. This study analyzes the retrofitting effect of FRP confinements according to elastic modulus of FRPs using the existing data and suggests a practical model to assess the strengthening effect. This study subdivides the FRP elastic modulus into three parts based on normal concrete and steel elastic modulus. The slope and the y-axis intersection seem to increase with increasing FRP elastic modulus. In addition, the strengthening effect does not develop up to some amount of FRP confinement having relatively smaller elastic modulus than the compressive elastic modulus of concrete. In this case, a linear model to assess the strengthening effect is hard to be used. Thus, this study suggests that the FRP jackets having 2 times larger elastic modulus than that of concrete are recommended to be used for retrofit of concrete and that a linear model can be applied for the case. The suggested model shows nearly the same result regardless to the restraint of the y-axis intersection. This has been observed at the model of steel confinement and, thus, is a reliable result.

FRP 시트 및 강봉 트러스 시스템으로 보강된 조적벽의 내진성능 비교 연구

이혜지,김상희,양근혁 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.26 No.5

In this study, the in-plane and out-of-plane seismic performance of the masonry wall strengthened using the steel bar truss system proposed by Hwang et al. (2021a, 2021b) or using FRP sheets were compared and evaluated. The maximum strength of the masonry wall reinforced with FRP sheets for the in-plane and out-of-plane loading was 71% and 85%, respectively, of that of the non-reinforced masonry wall. Meanwhile, the maximum strength of the masonry wall reinforced with the steel bar truss system was approximately 1.8 times higher than that of the non-reinforced masonry wall. Compared with the FRP sheet method, the steel bar truss system was excellent at improving the maximum load capacity, rigidity, and energy dissipation capacity. However, in the case of a masonry wall reinforced with FRP sheets, the masonry wall was overstrengthened with the FRP sheets covering the entire masonry wall, and it is considered that the overstrengthened specimen experienced sliding failure, resulting in a lower strength than the other specimens. A follow-up study is needed to compare the seismic performance of the specimen involving only a part of the masonry wall reinforced with the FRP sheets and the specimen reinforced using the steel bar truss system. 이 연구에서는 Hwang et al.(2021a, 2021b)가 제시한 강봉 트러스 시스템과 FRP 시트로 보강된 조적벽체의 면내·외 내진성능을 비교평가하였다. 면내·외 가력에서 FRP 시트로 보강된 조적벽체의 최대 내력은 각각 무보강 조적벽체의 71% 및 85% 수준으로 순수 조적벽체의 내력을 발휘하지 못하고 더 낮은 내진 성능을 보였다. 강봉 트러스 시스템으로 보강된 조적벽체의 최대 내력은 무보강 조적벽체에 비해 약 1.8배 높았다. 강봉 트러스 시스템은 FRP 시트 부착 공법에 비해 최대 내력, 강성, 에너지 소산능력 향상에 뛰어났다. 하지만, FRP 시트로 보강된 조적벽체의 경우, FRP시트를 조적벽체의 전체에 보강함으로써 조적벽체가 과보강되었고, 실험체가 미끄러짐 파괴가 발생 강성발현 증가효과가 미미한 것으로 판단된다. 추후, FRP 시트를 조적벽체의 일부분만 보강한 실험체와 강봉 트러스 시스템으로 보강한 실험체의 내진성능을 비교하는 후속연구가 필요하다.

RC 대비 FRP 보강근을 적용한 단보강 콘크리트보의 휨성능 평가

이규환 ( Lee Kyu-hwan ),손병직 ( Son Byung-jik ) 한국복합신소재구조학회 2022 복합신소재구조학회논문집 Vol.13 No.5

본 연구는 콘크리트구조기준(KDS 14-2021)을 적용한 RC보와 ACI 440.1R-15를 적용한 FRP 콘크리트의 비교 연구를 수행하였다. 파라미터 변수로 피복두께, FRP의 탄성계수 및 극한변형률 그리고 보강량 4가지로 설정하여 비교, 분석을 수행하였다. 파라미터 연구 분석 결과 FRP의 탄성계수와 극한 변형률이 클수록 FRP 콘크리트의 휨성능이 우수하지만, 극한 응력이 동일할 때 극한 변형률보다 탄성계수를 크게 하는 것이 유리하다. FRP 콘크리트가 인장지배 단면이나 변화구간 일 때 극한 변형률 증가에 휨성능이 비례해서 증가하지만 압축지배 단면일 경우에는 극한 변형률이 증가해도 휨성능은 증가하지 않는다. 또한, FRP 콘크리트는 최소 피복두께가 필요하지 않아 추가적인 휨성능이 17∼33% 증진 효과가 나타났다. Here, a comparative study was conducted between RC beams to which the concrete structure standard (KDS 14-2021) was applied and FRP concrete to which ACI 440.1R-15 was applied. Comparison and analysis were performed by setting the cover thickness, FRP’s elastic modulus and ultimate strain, and reinforcement amount as parameter variables. The result of the parameter study analysis suggest that the greater the elastic modulus and ultimate strain of FRP, the better the bending performance of FRP concrete. However, when the extreme stress is the same, it is advantageous to make the elastic modulus larger than the extreme strain. When FRP concrete is a tension-controlled section or a transition zone, the bending performance increases in proportion to the increase in ultimate strain; however, in the case of a compression-controlled section, the bending performance does not increase even if the ultimate strain increases. In addition, since FRP concrete does not require a minimum cover thickness, additional flexural performance is improved by 17%-33%.

FRP-콘크리트 합성말뚝의 개발

최진우,주형중,남정훈,윤순종 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재구조학회논문집 Vol.1 No.2

이 논문에서는 기존의 CFFT(Concrete Filled FRP Tube) 복합재 말뚝의 휨강성을 확보하기 위한 새로운 복합재 말뚝 형식을 제안하였다. 기존의 CFFT 복합재 말뚝은 필라멘트와인딩 공정으로 제작한 FRP를 사용하기 때문에, 압축력 이 편심재하될 경우 휨거동에 대한 안전성을 확보하기 위해 철근 등 별도의 보강재를 필요로 한다. 이 연구에서는 별도의 보강재 없이 휨거동에 대한 저항성을 확보하기 위하여 펄트루젼 방식으로 제작된 FRP를 CFFT 외부에 원주 방향으로 부착시킨 FRP-콘크리트 합성말뚝(Hybrid CFFT, HCFFT)을 제안하였다. 이 논문은 HCFFT의 구조적 거동 을 검토하기 위한 연구의 일부로서, HCFFT에 사용되는 필라멘트와인딩 FRP의 역학적 특성을 알기 위한 실험을 실 시하였다. 또한, 기존 연구 결과를 참조하여 HCFFT의 압축강도를 추정하였으며, 유한요소해석을 통해 얻은 결과와 비교분석하였다. In this paper, new type CFFT (Concrete Filled FRP Tube) was suggested in order to improve the flexural stiffness. Since the existing CFFT was produced by filament winding process, re-bar for concrete may be necessary in order to ensure structural safety under flexure re-bar. In comparison with existing type CFFT, new type CFFT was reinforced by circular shaped pultrusion FRP without re-bar. Filament winding FRP was attached to the outer layer of pultrusion FRP. Structural behavior of new type CFFT filled with concrete (HCFFT) was investigated by the mechanical property test for the component element and the FE analysis. Furthermore, compressive strength of the HCFFT member based on the equation suggested in previous studies.

FRP판으로 휨 보강된 철근콘크리트 보의 장기거동

서수연,트랜 하이반,김강수,윤현도,이건철 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.3

The purpose of this study is to evaluate the long-term behavior of RC beams reinforced by fiber reinforced polymer (FRP) strip such asnear-surface mounted retrofit (NSMR) and externally bonded retrofit (EBR). The 30% loads of nominal strength of the RC beams wereapplied and continued for up to 49 days. The loads were increased up to 55% of the nominal strengths of RC beams at 50 days afterperforming flexural retrofit by using FRP with the planned retrofit methods and have been kept for almost one year. During all loadingperiods, the deflections and the strains of rebars and FRPs were measured at least once every week. The long-term behavior of all specimenswas evaluated and the deflection variations were predicted by considering the long-term effect on the nonlinear sectional analysis result of thereinforced RC beams. As a result, in the specimen reinforced with partially de-bonded NSM FRP, the strains of the FRP strip were notconcentrated on the center of the beam and the magnitude at the center was less than that with the fully bonded FRP. In addition, it ispossible to properly simulate the deflections of the beams strengthened with FRP exposed to a long-term load by considering the long-termeffect on the sectional analysis result. 본 연구에서는 FRP판으로 표면매립과 표면부착 보강된 RC 보들의 장기거동을 평가하고자 한다. RC 보에 공칭강도의 30%에 해당하는 하중을 가력하여 42일을 지속시킨 후, 하중 작용상태에서 계획된 보강방법에 따라 FRP 판으로 휨보강하고 1주일의 양생기간을 거쳐 50일째에는 보강후 공칭강도의 55%로 하중을 증대시키고 약 1년동안 하중을 유지시켰다. 모든 가력기간동안의 처짐과 인장철근 및 FRP의 변형률을 1주일에 최소 1회이상 계측하였다. 모든 실험체의 장기거동을 평가하였고 단면해석결과에 장기재하 효과를 고려하여 처짐의 변화를 평가하였다. 그 결과, 부분 비부착 FRP로 표면매립보강된 실험체는 비부착구간에서 FRP 변형률이 보의 중앙에 집중되지 않음에 따라, 중앙부 변형률이 완전부착인 경우에 비하여 낮게 나타났다. 또한 단면해석결과에 장기거동 효과를 고려함으로써 장기하중에 노출된 FRP 보강 RC 보의 처짐을 적절하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

FRP-콘크리트 합성말뚝의 개발

최진우 ( Jin Woo Choi ),중형중 ( Hyung Joong Joo ),남정훈 ( Jeong Hun Nam ),윤순종 ( Soon Jong Yoon ) 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재학회논문집 Vol.1 No.2

이 논문에서는 기존의 CFFT(Concrete Filled FRP Tube) 복합재 말뚝의 휨강성을 확보하기 위한 새로운 복합재 말뚝 형식을 제안하였다. 기존의 CFFT 복합재 말뚝은 필라멘트와인딩 공정으로 제작한 FRP를 사용하기 때문에, 압축력이 편심재하될 경우 휨거동에 대한 안전성을 확보하기 위해 철근 등 별도의 보강재를 필요로 한다. 이 연구에서는 별도의 보강재 없이 휨거동에 대한 저항성을 확보하기 위하여 펄트루젼 방식으로 제작된 FRP를 CFFT 외부에 원주 방향으로 부착시킨 FRP-콘크리트 합성말뚝(Hybrid CFFT, HCFFT)을 제안하였다. 이 논문은 HCFFT의 구조적 거동을 검토하기 위한 연구의 일부로서, HCFFT에 사용되는 필라멘트와인딩 FRP의 역학적 특성을 알기 위한 실험을 실시하였다. 또한, 기존 연구 결과를 참조하여 HCFFT의 압축강도를 추정하였으며, 유한요소해석을 통해 얻은 결과와 비교분석하였다. In this paper, new type CFFT (Concrete Filled FRP Tube) was suggested in order to improve the flexural stiffness. Since the existing CFFT was produced by filament winding process, re-bar for concrete may be necessary in order to ensure structural safety under flexure re-bar. In comparison with existing type CFFT, new type CFFT was reinforced by circular shaped pultrusion FRP without re-bar. Filament winding FRP was attached to the outer layer of pultrusion FRP. Structural behavior of new type CFFT filled with concrete (HCFFT) was investigated by the mechanical property test for the component element and the FE analysis. Furthermore, compressive strength of the HCFFT member based on the equation suggested in previous studies.

하이브리드 FRP-Concrete 복합말뚝의 연결부의 개발

이형규,박준석 한국복합신소재구조학회 2014 복합신소재구조학회논문집 Vol.5 No.4

Due to the advantageous mechanical properties of the fiber reinforced polymeric plastics(FRP), their application in the construction industries is ever increasing trend, as a substitute of structural steel which is highly vulnerable under hazardous environmental conditions (i.e., corrosion, humidity, etc.). In this study, hybrid FRP-concrete composite pile (HCFFT) connection is suggested. The HCFFT is consisted of pultruded FRP unit module, filament wound FRP which is in the outside of mandrel composed of circular shaped assembly of pultruded FRP unit modules, and concrete which is casted inside of the circular tube shaped hybrid FRP pile. Therefore, pultruded FRP can increase the flexural load carrying capacity, filament wound FRP and concrete filled inside can increase axial load carrying capacity. In the study, connection capacity of HCFFT(small and mid size) is investigated throughout experiments and finite element method. From the results of experiments, we suggested the connection methods about HCFFT pile connection.

FRP 작품 보존을 위한 자외선 열화 특성 및 자외선 차단 코팅제 적용 연구

한예빈,정용재 한국문화재보존과학회 2017 보존과학회지 Vol.33 No.3

본 연구에서는 야외 플라스틱 작품에 많이 사용되고 있는 유리섬유강화플라스틱(FRP)을 대상으로 자외선에 의한 색도 및 광택도, 접촉각 변화, 적외선 분광분석을 통해 열화 특성을 확인하였으며, FRP의 열화를 예방하고자 자외선 차단 코팅제를 제조하여 코팅제의 성능 평가를 진행하였다. 자외선 열화 결과, FRP의 표면변화는 기공 이외에 다른 변화는 관찰되지 않았다. 색차는 열화 초기에 급격히 증가하였는데 이는 적외선 분광분석 결과와도 유사하였다. 광택도및 접촉각의 경우 뚜렷한 변화는 확인되지 않았다. 코팅제 처리에 따른 특정한 표면 변화는 관찰되지 않았으나 색차 비교 결과, 미처리 시편보다 색 변화가 낮게 측정되어 변색 제어가 가능함을 확인하였다. 코팅제 도포 후 열화에 따른 광택도 및 접촉각 변화가 일부 관찰되었으나 자외선 차단 코팅제는 상대적으로 안정한 것으로 나타났다. 적외선 분광분석 결과, 화학적 변화가 미미함에 따라 코팅제가 일정 기간 동안 열화를 지연시키는 것으로 보인다. 본 연구를 통해 작품 재료로써 FRP의 자외선 열화 양상을 파악하였으며, 제조한 자외선 차단 코팅제의 성능 평가를 통해 야외 FRP 작품의 보존 방안으로써 적용 가능성을 확인하였다. This study evaluated the degradation characteristics of FRP by ultraviolet (UV) rays and applied a UV-resistant coating to prevent the degradation of the surface of these sculptures. As a result of the degradation caused by UV rays, there were slight changes in the FRP surface and contact angle. The chromaticity sharply increased in the early phase of degradation. After applying the coating to the FRP, no significant surface changes were observed. However, it had lower changes in color as compared to the uncoated specimen, so it was verified that the control of discoloration could be possible. Some changes in the gloss and contact angle were observed depending on the extent of degradation, but theUV coating agent remained relatively stable. Analysis of the infrared light spectrum showed that there were almost no chemical changes, and it could be concluded that the coating treatment prevented degradation for a certain period. This study investigated the degradation of FRP used as materials in artwork exposed to UV rays, and it was found that there was a delay in the onset of degradation in the FRP with the UV-resistant coating when compared to the uncoated FRP.