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EXECUTIVE SUMMARY
목차
CONTENTS 15
제1장 서론 21
제1절 연구배경 21
1. 콘크리트 구조물의 열화 21
가. 철근콘크리트 부재 (Reinforced Concrete Members) 21
나. 프리스트레스 콘크리트 부재 (Prestressed Concrete Members) 23
2. Hybrid 섬유강화 복합체 보강근(Hybrid Fiber Reinforced Polymer Rod)을 활용한 신 구조부재 개발 24
가. FRP Rod 24
나. Hybrid FRP Rod를 활용한 구조물의 스마트화 25
다. Hybrid FRP 보강근을 활용한 구조부재의 개발 26
제2절 연구목적 28
1. Hybrid FRP Rod를 활용한 자가모니터링 콘크리트 구조시스템(SMCS) 개발 28
2. Hybrid FRP Rod를 활용한 계측 모니터링 기술개발 28
3. 탄소섬유강화 보강재(CFGFRP)를 이용한 콘크리트 자가 모니터링 시스템 개발 28
4. Hybrid FRP Rod 자가 모니터링 시스템의 해석 및 설계기술개발 28
제3절 연구내용 및 범위[내용누락;p.10] 29
제2장 국내ㆍ외 기술개발 현황 31
제1절 IT를 활용한 유지관리 모니터링 기술 31
제2절 FRP 보강근을 활용한 재료, 구조 및 해석분야 35
1. 재료개발 분야 35
가. Fiber Reinforced Polymer 35
나. 콘크리트 구조물에서의 FRP 보강근 37
2. FRP Rod 재료의 응용 분야 40
가. 서론 40
나. 건설과 콘크리트에서의 신소재 41
다. 철근을 대체할 섬유강화 신소재 42
라. 섬유와 결합재의 종류 43
마. FRP 보강근의 종류 51
바. FRP Rod를 이용한 RC 및 PC 부재의 휨 거동 55
3. FRP Rod 보강구조물의 해석 및 설계 기술 분야 59
가. 국내 및 국외 기술동향 59
나. 기술동향 분석 결론 59
4. 국내의 연구동향 및 기술개발 현황 60
5. 국외의 연구동향 및 기술개발 현황 63
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 66
제1절 Full Scale 시험체의 구조실험을 통한 성능 규명 66
1. 서론 66
가. 개요 66
나. 연구내용 및 범위 66
2. Hybrid FRP Rod로 보강된 Lab Splice 보 구조물 68
가. 실험 개요 68
나. 구조실험 결과 및 분석 77
다. 시험체별 종합분석 및 평가 102
3. Hybrid FRP Rod로 보강된 Full Scale 슬래브 구조물 103
가. 실험 개요 103
나. 구조실험 결과 및 분석 111
다. 시험체별 종합분석 및 평가 133
제2절 Full Scale 시험체의 계측모니터링을 통한 개발 시스템의 검증 및 개선 136
1. 광섬유를 이용한 Full Scale 시험체의 유지관리 계측 스마트 모니터링 개발 136
가. 개요 136
나. 블루투스(Bluetooth)의 기본 이론 136
다. 무선송수신 시스템 구축(이하 FBS) 137
라. 실험 계획 및 방법 138
마. 실험 결과 및 분석 141
2. Full Scale 시험체의 스마트 모니터링을 위한 광섬유 변위계 개발 149
가. 개요 149
나. 광섬유 변위계 및 Display 프로그램 개발 150
다. 실험 계획 및 방법 151
제3절 탄소섬유와 유리섬유단 강화프라스틱(CFGFRP)을 보강근으로 이용한 콘크리트 Full Scale 시험체의 구조성능 실험 및 검증 165
1. 자가진단 모니터링을 위한 알고리즘 및 운용시스템 적용성 실험 및 평가 165
가. 실험방법 167
나. 실험결과 및 분석 171
다. 소결 179
2. 탄소섬유와 유리섬유단 강화프라스틱(CFGFRP)을 보강근으로 이용한 콘크리트 Full scale 시험체의 구조성능 실험 및 검증 180
가. Full Scale 시험체의 제작 181
나. Full scale 시험체의 시험을 위한 하중 및 시험방법 결정 183
다. Full Scale 시험체의 결과 분석을 통한 성능 검증 및 구조 개선 184
라. 소결론 191
3. 하이브리드 FRP 탄소계 리브 및 탄소섬유시트 보강 콘크리트의 자가진단 기능 검토 192
가. 서론 192
나. 실험조건 193
다. 결과 및 고찰 194
라. 소결론 197
제4절 Hybrid FRP 자가모니터링 시스템의 해석 및 설계기술개발 198
1. 연구내용 및 범위 199
2. 수치해석 모델 200
가. 콘크리트 재료의 파괴특성 파악 200
나. 콘크리트 재료의 구성모델 200
다. 구조물 재하거동의 구성모델 204
라. 철근의 구성모델 206
3. 일반 철근 Pull Out 실험시편에의 수치해석 적용성 검토 207
가. 부착 인발 실험 모델 207
4. FRP Rod의 Pull Out 실험 수치해석 215
가. 부착 인발실험 모델 215
나. 접합 경계면 물성 도입의 타당성 216
다. 전체 구조시스템의 거동 분석 여부와 미시적 균열진전 해석의 타당성 217
라. 실험결과와 비교한 부착성능 평가 218
5. RBSN을 적용한 FRP Rod의 Pull Out 실험 수치해석 225
가. RBSN 이론의 배경 225
나. RBSN 방법을 이용한 FRP Rod가 삽입된 콘크리트의 pullout 실험 해석 231
다. 결론 247
제4장 연구개발 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 249
제1절 Full Scale 시험체의 구조실험을 통한 성능규명 249
1. Full scale 구조물에 적용을 위한 Lab Splice 시험체의 휨 성능 검증 249
2. Hybrid FRP Rod가 적용된 프리캐스트 Slab 구조물의 구조성능 및 현장 적용성 검증 250
3. Hybrid FRP Rod를 적용한 Full Scale 시험체의 경제성 분석 252
4. Hybrid FRP Rod를 보강된 구조물의 설계시방 수립 253
제2절 Full Scale 시험체의 계측모니터링 개발 시스템의 검증 및 개선 254
1. 광섬유를 이용한 Full Scale 시험체의 유지관리 계측 스마트 모니터링 개발 254
2. Full Scale 시험체의 스마트 모니터링을 위한 광섬유 변위계 개발 255
제3절 탄소섬유단 강화프라스틱(CFGFRP)을 보강근으로 이용한 콘크리트 Full Scale 시험체의 구조 성능실험 및 검증 257
제4절 Hybrid FRP 자가모니터링 시스템의 해석 및 설계기술 개발 258
제5절 대외기여도 261
제5장 연구개발 결과의 활용계획 262
제1절 Full Scale 시험체의 구조실험을 통한 성능규명 262
제2절 Full Scale 시험체의 계측모니터링을 통한 개발 시스템의 검증 및 개선 262
제3절 탄소섬유단 강화프라스틱(CFGFRP)을 보강근으로 이용한 콘크리트 Full Scale 시험체의 구조성능 실험 및 검증 263
제4절 Hybrid FRP 자가모니터링 시스템의 해석 및 설계기술 개발 263
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 265
제7장 참고문헌 266