Probability-Based Durability Analysis of Concrete Structures under Chloride Attack Environments

Recently, a variety of researches has been carried out to obtain a more controlled durability and long-term performance of concrete structures under chloride attack environments. In particular, new procedures for probability-based durability analysis/design have been noticed to be very valuable for the enhancement of service life of concrete structures. Although there is still a lack of relevant data, this approach has been successfully applied to some new concrete structures. In this paper, the diffusion equation based on Fick's second law has been solved with a time dependent diffusion coefficient and the probabilistic analysis of the durability performance has been carried out by using a Monte Carlo Simulation. From the results, the influence of each parameter on the durability of concrete structures was investigated and the new procedure for durability analysis was demonstrated in terms of chloride penetration data from various concrete structures. The new procedure might be very useful in designing important concrete structures and help to predict the remaining service life of existing concrete structures under chloride attack environments.

염해를 받는 콘크리트 구조물의 확률론적 내구성 해석

최근 들어 염해환경하의 콘크리트 구조물에 대한 정량적인 사용수명 및 장기적인 성능의 확보를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 확률론에 기초한 새로운 내구성 해석 및 설계개념이 콘크리트 구조물의 사용수명을 증진하기 위해 매우 효과적인 것으로 나타났다. 이와 관련하여 아직까지는 설계변수와 관련한 신뢰성 있는 자료가 부족한 실정이지만, 새로운 콘크리트 구조물의 경우에는 확률론적 내구성 설계 개념을 부분적으로 적용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 시간에 따라 변화하는 염소이온 확산계수를 고려하여 Fick의 확산방정식에 대한 해를 구하였으며, 이를 이용하여 Monte Carlo Simulation에 기초한 확률론적 내구성 해석을 수행하였다. 또한, 이를 통해 콘크리트 구조물의 내구성과 관련된 각 설계변수들의 영향을 명확히 하였으며, 제시된 확률론적 내구성 해석절차를 다양한 콘크리트 구조물로부터 얻어진 염소이온 침투자료에 적용하여 유용성을 검토하였다. 그 결과 본 연구에서 제시한 확률론적 내구성 해석절차는 향후 염해 환경에 처한 중요 콘크리트 구조물의 내구성 확보 및 기존 구조물의 염해에 기초한 잔존수명 예측에 매우 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.