Hybrid FRP 앵커의 정착 모델 평가

신상영,박일호,이종억,장준호 한국복합신소재구조학회 2019 복합신소재구조학회논문집 Vol.10 No.5

최근 FRP 보강공법의 보강성능 저하 요인으로 발생하는 박리파괴를 방지하고자 다양한 앵커리지 시스템이 개발되고 있다. 본 연구는 기존 사용되고 있는 기계식 정착 앵커와 FRP 앵커를 복합하여 새로운 메커니즘의 Hybrid 앵커모델을 개발하였다. Hybrid 앵커를 개발하기 위해 다양한 종류의 기계식 앵커와 Carbon 및 Aramid 섬유를 조합하였다. 개발된 다양한 앵커모델에 대한 특성을 평가하고자 Pull out 강도 실험을 수행하였다. 예비 실험 결과 Drop-in 앵커와 Undercut 앵커의 경우 낮은 정착력으로 적용에 한계가 있었다. Stud 앵커는 높은 정착력을 확인하였으며, 앵커와 FRP를 결합하기 위해서는 일체화가 중요한 것으로 나타났다. 일체화를 위해 앵커 내부에 홀을 천공하여 FRP rod를 결합하는 형태로 I-Hybrid 앵커를 제작하였다. I-Hybrid 앵커 의 경우 앵커 내부 홀에서 뽑히는 거동을 보였다. 따라서 향후 연구에서 I-Hybrid 앵커가 일체화된다면 FRP 박리파괴 저감에 효과적일 것으로 사료된다. Recently, the FRP reinforcement technique has been used for repair and reinforcement of aged structures. Various anchorages systems are being developed to prevent debonding fracture caused by reduction of reinforcement performance of the FRP reinforcement method. This study was conducted to develop anchor model that improved anchorage system’s anchorage strength and workability. The hybrid anchor model of the new mechanism was developed by combining the existing mechanical anchor and FRP anchor. To develop hybrid anchors, various types of mechanical anchors were combined with carbon and aramid fibers. Pull out strength test was performed to evaluate the characteristics of various anchor models. As a result of the pilot experiment, the drop-in anchor and the undercut anchor were limited to the low anchorage strength. Stud anchors showed high anchorage strength, and integration was important for combining anchor and FRP. I-Hybrid anchors were fabricated in the form of coupling the FRP rod by drilling holes inside the anchor for integration. In the case of the I-Hybrid anchor, the pull-out behavior was shown in the anchor hole. Therefore, if I-Hybrid anchors are integrated in future studies, it is believed that they will be effective in reducing FRP debonding failure.

하이브리드 FRP로 보강된 철근콘크리트 보의 휨 거동에 관한 연구

남덕우,윤승조 청운대학교 건설환경연구소 2011 청운대학교 건설환경연구소 논문집 Vol.6 No.2

The construction method making use of FRP fiber has a strength in that it makes construction work easier than the existing method; however, this method shows a weakness that causes brittle failure of reinforced structures. To minimize such a weakness of FRP fiber, ongoing research is being done actively on the hybrid FRP sheet, which is manufactured by combining more than one fiber. The researcher manufactured total six test bodies by making use of hybrid FRP fiber in which carbon fiber and glass fiber were admixed, and performed tests taking reinforcement material type and reinforcement method as variables. The results from test revealed that, in case of the test bodies of which reinforcement methods were different, their compressive strength and maximum load were similar, so then reinforcement methods doesn't affect reinforcement effect. In the test bodies using different reinforcement materials, the test body using FRP sheet has the higher maximum load and displacement at the time of applying the maximum load, than the test bodies with FRP panel. Therefore, it is considered that when reinforcing the building making use of hybrid fiber, FRP sheet is more effective than FRP panel. 최근 우리 사회는 건물의 노후화로 인한 보수 보강에 대한 관심이 그 어느 때 보다 높아져있다. 특히 FRP 섬유를 이용한 공법은 기존 공법에 비해 간편하게 시공할 수 있는 장점이 있으나, 보강된 구조물의 취성파괴를 유도하는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 하나이상의 섬유를 조합하여 제조하는 하이브리드(hybrid) FRP시트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유 및 유리섬유를 혼합한 하이브리드 FRP 섬유를 이용하여 보강재의 종류, 보강공법을 변수로 총 6개의 실험체를 제작하여 실험을 실시하였다. 실험결과, 보강공법을 달리한 실험체의 경우 압축강도 및 최대하중이 거의 유사하게 나타나 보강공법에 따른 보강효과는 거의 없는 것으로 나타났으며 보강재 종류를 달리한 실험체에서는 패널보다는 시트를 사용한 실험체가 최대하중과 최대하중시의 변위가 크게 나타나 시트보강이 보다 효과적인 것으로 판단된다.

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.

FRP바닥판을 갖는 콘크리트합성형교의 설계 Ⅰ - 설계방법, 바닥판설계 및 연결부 상세

지효선 한국복합신소재구조학회 2016 복합신소재구조학회논문집 Vol.7 No.4

Recently, the fiber reinforced polymers (FRP) materials have been recognized as advanced materials for bridge construction. The FRP bridge deck system has advantages to construct rapidly, its durability. The FRP bridge decks have accepted as a method of deteriorated reinforced concrete bridge deck replacement. For application, design method details and connections for FRP bridge decks will be provided. In this paper, the design method, deck design and connections details on FRP decked precast, prestressed concrete girder bridges is presented. In this study, the design method of efficient connection between FRP deck and concrete girder is proposed with composite action. The schematic of proposed modular FRP panel deck-to-concrete girder connection is also presented, which is the flexible hybrid shear connection included steel reinforcements and FRP tubes. The FRP deck-to-concrete girder hybrid connection system should be improved with further refinement and experimental program. Finally, it is hoped that this paper will be guideline for research and development on this subject field for researchers and engineers

긴장을 가한 보강 플레이트로 보강된 RC 보의 휨보강 효과

하상수 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.23 No.1

Fiber-reinforced polymer (FRP) composites have proved to be reliable as strengthening materials. Most of existing studies used single types of FRP composites. Therefore, in this experimental study, carbon FRP sheet, aramid FRP sheet, and hybrid FRP plate including glass fibers were fabricated, and the effect of pre-stressed FRP composites on flexural strengthening of reinforced concrete (RC) beams was investigated. In total, eight RC beam specimens were fabricated, including one control beam (specimen N) without FRP composites and seven FRP-strengthened beams. The main parameters were type of FRP composite, the number of anchors used for pre-stressing, and thickness of FRP plates. As a result, the beam strengthened with pre-stressed FRP plate showed superior performance to the non-strengthened one in terms of initial strength, strength and stiffness at yielding, and ultimate strength. As the number of anchors and thickness of FRP plate (i.e., amount of FRP plates) increased, the strengthening effect increased as well. When hybrid FRP plates were pre-stressed, the strengthening effect was higher in comparison with pre-stressed single type FRP plate. 본 연구는 탄소섬유시트, 아라미드섬유시트, 그리고 유리섬유시트를 혼합한 하이브리드 FRP 플레이트를 제작하였으며, 제작한 보강 플레이트를 보강한 후, 최대한의 휨 보강 효과가 발생되도록 다시 보강 플레이를 긴장시켜 RC보의 휨 보강 효과를 파악하고자 하였다. 또한, 긴장시키는 보강방법을 제시하는 동시에 무보강 실험체에 비해 보강효과가 어느 정도 되는지 실험적으로 규명하기 위해 실험적 연구를 진행하였다. 연구를 위해 총 8개의 RC 보 부재를 동일하게 제작하여 1 개의 실험체(N 실험체)를 제외한 7 개의 실험체는 보강재 종류, 단부 정착 앵커 개수, 보강재 두께 등을 주요 변수로 하여 실험을 실시하였다. 실험결과, 휨 거동을 보이는 실험체에 긴장을 가한 FRP 플레이트로 보강하면, 보강하지 않은 실험체에 비해 우수한 휨거동(초기강도, 항복시 강도 및 강성, 최대강도 등)보여 주었으며, 단부정착 앵커의 개수가 많고, 보강재의 두께(보강량)가 클수록 보강효과가 우수한 것으로 나타났으며, 긴장시킨 보강재는 단일 FRP 플레이트에 비해, 하이브리드 FRP 플레이트를 적용했을 때 보강효과가 더 우수하게 나타났다.

부식된 FRP Hybrid Bar의 휨 내력 및 초음파 속도 특성

최세진(Se-Jin Choi),문진만(Jin-Man Mun),박기태(Ki-Tae Park),박철우(Cheol-Woo Park),권성준(Seung-Jun Kwon) 한국콘텐츠학회 2015 한국콘텐츠학회논문지 Vol.15 No.8

콘크리트는 내구적인 건설재료이지만 철근부식에 따라 내구성 문제가 발생하고 이는 구조적인 안전성 문제로 진전된다. 최근 들어 개발된 FRP hybrid bar는 기존의 FRP와 강재의 장점을 가진 것으로 본 연구에서는 이에 대한 촉진부식실험을 수행하여 휨내력저하를 평가하였다. 또한 촉진부식실험 전후에 초음파속도를 측정하여 부식에 따른 속도변화를 분석하였다. FRP hybrid bar를 매립한 RC 시편에서는 휨 내력저하가 발생하지 않았지만, 일반강재를 매립한 부재에서는 평균 11.5%의 휨 내력저하가 발생했으며, 3.3%의 초음파 속도 감소가 평가되었다. FRP hybrid bar의 내부식성은 매우 우수한 것으로 평가되었으나 실용화를 위해서는 장기침지에 따른 부착성검토가 필요하다. Concrete is a attractive construction material, however durability problem occur due to steel corrosion, which leads propagation to structural safety problem. The recently developed FRP (Fiber Reinforced Plastic) Hybrid Bar has an engineering merit of both structural steel and FRP. Accelerated corrosion test for RC (Reinforced Concrete) samples with normal steel and FRP Hybriud Bar are performed and their flexural capacity is evaluated. Furthermore UV(Ultrasonic Velocity) measurement is attempted for analysis of variation of UV due to corrosion condition. After corrosion test, there is no significant reduction in RC beam with FRP hybrid bar but 11.5% of reduction in the case of normal steel is evaluated with 3.3% of UV reduction. For commercial production of FRP hybrid bar, bond strength evaluation through long-term submerged corrosion is required.

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.

표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 복합 보강한 철근콘크리트 보의 구조성능 평가

하기주,하영주 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.4

본 연구에서는 기존 철근콘크리트 건축물의 구조성능 개선을 위하여 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 사용한 철근콘크리트 보의 구조성능을 평가하기 위하여 실험을 수행하였다. 표면요철 매입형 FRP봉의 사용량, CFRP시트 보강 유무에 따라 총 7개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 구조성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 표면요철 매입형 FRP봉 보강 실험체 NER 시리즈의 경우, 표준실험체 NBS와 비교하여 12~46% 내력이 증가하였고, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 복합 보강한 실험체 NERL 시리즈는 표준실험체 NBS보다 최대내력이 22~77% 증가하였다. 그리고 표면요철 매입형 FRP봉으로 보강된 실험체 NER 시리즈는 부착슬립, 피복분리 형태로 파괴되었으나, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트을 복합 보강한 실험체 NERL 시리즈는 CFRP시트의 연속보강에 따른 콘크리트 구속효과 및 모재와 표면요철 매입형 FRP봉의 부착강도 증가로 인하여 부착슬립의 형태로 파괴되었다. In this study, experimental research was carried out to evaluate the structural performance of the reinforced concrete beam using hybrid retrofitting with two materials (groove and embedding FRP rod, CFRP sheet) in existing reinforced concrete buildings. Seven reinforced concrete beams, retrofitted groove and embedding FRP rod (NER series) and groove and embedding FRP rod with CFRP sheet (NERL series), and standard specimen (NBS) were constructed and tested under monotonic loading. Design parameters of test specimens are the amount of groove and embedding FRP rod and lapping CFRP sheet. Test results showed that the maximum load carrying capacity of specimens with groove and embedding FRP rod and groove and embedding FRP rod with CFRP sheet (NERL series) were increased the by 12~46% and 22~77% respectively in comparison with the standard specimen NBS. Test specimens NER series were failed with the adhesion slip and concrete cover separation. And test specimens NERL series were failed with the adhesion slip due to the confining effect of lapping CFRP sheet.

Hybrid FRP Rod의 변형률을 이용한 축방향 변위추정 모형 개발

곽계환(Kwak Kae-Hwan),성배경(Sung Bai-Kyung),장화섭(Jang Hwa-Sup) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.4A

FRP(Fiber Reinforced Polymer)는 부식의 저항성, 고강도, 피로저항 능력 및 성형성 동에서 우수한 건설 신소재이다. 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating; FBG) 센서는 전자기 저항, 작은 소재의 크기, 그리고 높은 내구성 등의 이점으로 smart sensor로서 현재 많이 사용되고 있다. 하지만 FBG 센서의 변위 측정 기술 능력의 부족으로 현재까지는 변형률, 온도 등의 물리량 측정센서로서 활용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 FRP와 FBG센서의 기능 복합화(Hybrid)를 통하여 smart FRP Rod를 개발 한 후 인장시험을 실시하였다. 또한, FBG센서에 의해 측정된 변형률 데이터를 신경망(Neural Network) 기법을 이용하여 변위 추정 모형을 개발함으로서 FBG 센서 단점인 변형률 계측만을 위한 센싱 역할을 극복하고자 한다. 인공신경망 모형은 MLP(Multi-layer Perceptron)로, 오차범위 0.001에 수렴 될 수 있도록 학습(training)을 실시하였다. 학습에는 비선형 목적함수와 역전파 학습(Back-propagation) 알고리즘을 적용하였으며 모형의 검증은 UTM에서 측정된 변위 값과 수치해석에 의한 결과 값을 비교함으로서 실시하였다. FRP (Fiber Reinforced Polymer) is an excellent new constructional material in resistibility to corrosion, high intensity, resistibility to fatigue, and plasticity. FBG (Fiber Bragg Grating) sensor is widely used at present as a smart sensor due to lots of advantages such as electric resistance, small-sized material, and high durability. However, with insufficiency of measuring displacement, FBG sensor is used only as a sensor measuring physical properties like strain or temperature. In this study, FRP and FBG sensors are to be hybridized, which could lead to the development of a smart FRP rod. Moreover, developing the estimated model for deflection with neural network method, with the data measured through FBG sensor, could make conquest of a disadvantage of FBG sensor - uniquely used for sensing strain. Artificial neural network is MLP (Multi-layer perceptron), trained within error rate of 0.001. Nonlinear object function and back-propagation algorithm is applied to training and this model is verified with the measured axial displacement through UTM and the estimated numerical values.

FRP로 휨보강된 FRP-콘크리트 합성압축재의 구조적 거동

박준석 ( Joon Seok Park ),주형중 ( Hyung Joong Joo ),남정훈 ( Jeong Hun Nam ),윤순종 ( Soon Jong Yoon ) 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재학회논문집 Vol.1 No.3

건설분야에서 환경적, 사회적 요구의 변화로 인해 기존의 건설재료와 관련된 다양한 문제점들을 극복하기 위해 새로운 건설재료가 필요하게 되었다. 따라서, 토목분야에서 토목구조물을 설계할 때 만족시켜야 할 요구조건 또한 다양화 되고 있다. 토목분야의 새로운 건설재료로서 섬유보강플라스틱은 탁월한 부식저항성 높은 비강도/비강성 등을 갖고 있다. 그러므로 그러한 성질은 기존 건설재료의 사용에 따른 문제점을 완화시키는데 사용할 수 있다. 최근 신규 건설현장에 적용하기 위해 신형식 교각이나 해상파일 등이 연구되고 있으며, 그것들은 보통 섬유보강플라스틱 튜브에 콘크리트를 채우는 형식이다. 이 연구에서 압축 및 휨 강도를 향상시키기 위해 섬유보강플라스틱 튜브에 철근콘크리트를 채운 합성파일을 제안하고 실험과 해석을 바탕으로 하중재하성능에 대하여 검토하였다. In construction industries, new construction materials are needed to overcome some problems associated with the use of conventional construction materials due to the change of environmental and social requirements. Accordingly, the requirements to be satisfied in the design of civil engineering structures are diversified. As a new construction material in the civil engineering industries, fiber reinforced polymeric plastic (FRP) has a superior corrosion resistance, high specific strength/stiffness, etc. Therefore, such properties can be used to mitigate the problems associated with the use of conventional construction materials. Nowadays, new types of bridge piers and marine piles are being studied for new construction. They are usually made of concrete filled fiber reinforced polymeric plastic tubes (CFFT). In this paper, a new type of FRP-concrete composite pile which is composed of reinforced concrete filled FRP tube (RCFFT) is proposed to improve compressive strength as well as flexural strength. The load carrying capacity of proposed RCFFT compression member is discussed based on the result of experimental and analytical investigations.