• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.39-46
• /
• 2020

탄산화는 콘크리트 내부로 이산화탄소가 확산되어 매립 철근에 부식을 유발함으로서 콘크리트 구조물의 구조적, 재료적 성능을 저하시키는 열화 현상이다. 결정론적인 방법을 통한 내구수명 평가는 일반적이지만, 하중 및 콜드 조인트 효과를 고려한 확률론적 내구수명 평가에 대한 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 확률 변수를 피복 두께, 이산화탄소 확산계수, 외부 이산화탄소 농도, 내부 수화물 반응량으로 정의하고 취약부와 하중 조건을 고려한 확률론적 내구수명 도출을 MCS (Monte Carlo Simulation) 기법을 통해서 진행하였다. 각 확률 변수의 평균을 1.0 ~ 3.0배로 변화시키고, 변동계수를 0.1 ~ 0.2까지 변화시키면서 내구수명을 평가하였다. 분석한 결과 피복 두께에서 47.7%의 내구수명 감소율을, 이산화탄소 확산계수에서 11.4%의 내구수명 감소율을 나타내었다. 파괴 하중에 30% 및 60%의 압축 및 인장 하중을 고려한 결과, 콜드 조인트가 고려된 경우 GGBFS 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 탄산화에 대한 높은 저항성을 보였으며, 인장 영역에서는 사용 재료에 상관없이 선형적으로 내구수명 감소가 평가되었다. 또한 압축 하중 60% 조건에는 미세 균열의 진전으로 인해, 모든 조건에서 빠르게 내구수명이 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.1085-1090
• /
• 2011

철도차량의 안전성을 확보하기위해서는 견인성능 및 속도의 변동성을 고려하여 감속기의 피로해석에 관한 연구를 수행하는 것이 중요하다. 본 논문은 고속철도차량 감속기 기어의 변동하중하에서 피로파괴에 대하여 준정적 유한요소해석과 선형 Miner's Rule에 의한 내구성해석을 수행하였다. 해석을 위한 변동하중이력은 열차견인성능곡선과 상업운전조건에서 운전선도를 기초로 MSC.ADAMS의 동역학 해석에 의하여 구축하였다. 또한 감속기 피로수명은 기어표면의 침탄부 효과를 고려한 유한요소모델을 사용하여 변형률-수명접근법에 의하여 예측하였다. 해석결과로부터 급출발에 의한 빈번한 높은 기동토크와 정차역수의 증가는 철도차량 감속기 기어수명을 감소시킴을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제17권6호
• /
• pp.149-162
• /
• 2001

삼랑진에 위치한 삼랑진양수발전 상.하부댐의 댐마루에 시공 후 종방향 균열이 발생하였다. 이 댐들은 전력을 생산하기 위한 양수발전댐으로 상부댐과 하부댐으로 구성되어 있으며, 매일 10m이상의 수위변화를 받아왔다. 본 논문은 이들 댐중 상부댐에 발생한 종방향 균열의 원인을 찾는데 있다. 균열의 주요 원인은 수위변동으로 인한 것으로 판단되었으며, 이를 검토하기 위해 hyperbolic model을 이용한 수치해석을 수행하였다. 수치해석을 위한 입력자료를 얻기 위해 심벽재료와 사석재료에 대해 일련의 삼축압축시험을 수행하였다. 또한 수위변동으로 인한 주기적인 응력변화를 검토하기 위한 입력자료를 얻기 위해 진동삼축압축시험을 수행하였다. 수치해석결과 반복하중이 작용했을 경우 댐마루에서 깊이 4m까지 구속압력이 음이 되는 것으로 나타났으며, 이로 인해 종방향균열이 발생한 것으로 판단되었다. 이 종방향균열의 깊이는 댐 마루에서 수행한 시험굴에서 확인하였으며, 현장 조사결과와 잘 부합하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제7권2호
• /
• pp.67-73
• /
• 2003

이 연구는 변동 축하중을 받는 철근콘크리트 교각의 내진성능평가를 하는데 그 목적이 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면요소를 도입하였다. 또한, 같은 변위진폭에 있어서의 하중재하 회수에 의한 효과를 고려하였다. 이 연구에서는 변동 축하중을 받는 철근콘트리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.139-146
• /
• 2007

국내 LRFD 도로교설계규정의 휨에 대한 재료 저항계수 정립 시 기초 통계자료로 활용하기 위하여 국산 강재를 적용한 강합성 플레이트 거더 단면의 정모멘트 및 부모멘트 하 휨저항강도를 통계적으로 분석하였다. 최근 국내에서 생산된 16,000여 표본의 구조용 강재와 철근에 대한 항복강도와 인장강도 등의 기계적 특성을 통계적으로 분석하여, 공칭강도에 대한 편심계수(bias factor)와 변동계수(coefficient of variation)를 구하였다. 이들 국산 강재와 철근을 적용하여 정 부모멘트를 받는 도로교 강합성 플레이트 거더교 대표단면에 대한 재료 비선형 소성해석을 수행하였으며, 해석결과로부터 모멘트-곡률 곡선을 구하고 단면의 휨저항강도를 산정하였다. 공칭휨강도와 극한휨저항강도를 비교하고 대표적 강합성 단면에 대한 편심계수와 변동계수 통계치를 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제25권6호
• /
• pp.447-458
• /
• 2023

본 연구에서는 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 하중과 부재저항의 확률적 특성뿐만 아니라 경계조건의 변동성을 고려한 비교모델을 선정하고 신뢰성해석을 수행하였으며, 파괴확률 산정 및 구조안전성 검토를 통해 한계상태설계의 적정성에 대해 분석을 수행하였다. 이러한 지반 정수의 확률특성치를 고려한 해석을 위해 지반스프링계수는 Muirwood식을 적용하여 정량적 값을 산정하여 Mean값으로 고려하였고, 변동계수는 기존 연구자료를 토대로 지반 경계조건 변화에 따른 검토대상 모델들을 선정하였다. 이러한 모델들에 대한 구조해석과 MCS기법을 적용한 신뢰성분석을 통해 파괴확률과 신뢰성지수를 산정하여 지반경계조건 변화에 따른 파괴확률의 변화를 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제11권4호통권41호
• /
• pp.397-407
• /
• 1999

본 연구는 공칭응력 및 변동응력을 이용한 현수교 횡프레임의 피로안전성 평가를 위하여 수행되었으며, 본 논문에서는 해석모델의 모형화 방법 및 공칭응력을 이용한 피로안전성 평가를 주요 내용으로 다루었다. 본 연구의 목적에 부합되는 해석모형을 도출 하고자 해석모형의 지지조건에 따른 영향, 평면해석과 입체해석간의 구조해석 결과의 차이 및 모형화되는 횡프레임 수의 영향에 대해서 검토하였다. DB-24하중을 피로조사하중으로 이용하였으며, 단일트럭하중에 의한 발생응력을 조합하여 실교통류 흐름의 효과를 고려하였다. 피로검토대상 구조상세에 대해 산출된 공칭응력을 국내 및 국외의 피로등급과 비교하고 그 결과에 대해 고찰하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.241-250
• /
• 2014

층간소음에 대응할 수 있는 유닛모듈러 경량합성바닥 구조시스템을 제안하고, 이러한 바닥판에 대한 내력 및 거동을 실험연구를 통해 평가하고자 하는 것이 본 연구의 목표이다. 평데크와 철근트러스 데크를 활용하여 제안된 형상별로 각각 3개씩 총 9개의 경량합성바닥판 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 실험체의 파괴 형태는 바닥판의 중앙부에서 처짐으로 인한 휨변형에 의해 지배되었으며 종국으로 바닥판 상부에 콘크리트 압괴가 발생하는 동일한 파괴양상을 나타내었다. 또한, 사용하중 상태에서는 구조적으로 안전하고, 사용성 측면에서도 우수한 것으로 나타났다. 이론적 공칭하중에 대한 실험 항복하중의 비는 0.86~1.27의 분포로 평균 1.04로 나타났으며, 분포도 측면에서 변동계수는 0.154로 나타나 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제31권4A호
• /
• pp.323-329
• /
• 2011

대부분의 콘크리트구조설계기준은 구조물의 안전에 대한 여유를 확보하기 위해 하중계수 및 저항계수의 안전계수를 고려하고 있다. 이 안전계수는 하중과 저항의 통계적 불확실성을 적절하게 고려한 구조신뢰성 이론에 근거하여 결정되어야 하는데, 구조신뢰성 이론의 적용은 하중 및 저항에 대한 통계적 모델의 정립이 선행되어야 한다. 이 논문에서는 콘크리트 압축강도, 철근 항복강도 및 부재 단면치수의 통계적 변동성을 고려한 철근콘크리트 부재의 저항모델을 개발하였다. 통계모델 개발에 적용된 자료는 국내의 실험 및 시험 자료를 기초로 하였으며, 몬테칼로 시뮬레이션(Monte Carlo Simulation)기법을 적용하였다. 이 논문의 결과는 콘크리트 구조설계 기준의 검증 및 개정작업에 유용한 자료를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.185-185
• /
• 2011

기존 장대레일 궤도의 안정성 평가는 궤도 매개변수에 대하여 고정된 안전측의 값을 사용하는 결정론적인 해석에 의존해서 평가되어져 왔다. 그러나 실제현장의 궤도조건은 많은 영향인자들에 의해 그 특성이 불확실하게 변하고 있다. 따라서 온도하중에 의한 궤도 좌굴에 영향을 미치는 궤도 구성인자들의 불확실성 및 임의성을 보다 합리적으로 고려하기 위해서 확률론적 기법을 적용하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 기존 본 연구진에 의해 개발된 장대레일 궤도의 좌굴확률 평가시스템을 이용하여 좌굴 취약도 곡선을 나타내었으며, 궤도 좌굴에 영향을 미치는 주요변수 중 하나인 도상횡저항력에 대한 영향을 분석하였다. 좌굴확률 평가시스템에서는 장대레일 궤도의 좌굴확률을 산정하기 위하여 구조물의 안정과 파괴를 판단할 수 있는 기준을 한계상태방정식으로 표현하고, 이 한계상태방정식으로부터 확률론적 기법 중 하나인 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 방법을 이용하여 파괴확률의 간접적인 지표인 신뢰도지수(${\beta}$)를 통해 좌굴확률을 계산한다. 한계상태방정식에서 구조물의 강도(보유성능)에 해당하는 부분은 궤도의 허용좌굴온도이고, 하중(요구성능)에 해당하는 부분은 레일온도하중으로써 현재 레일온도와 중립온도의 차로 반영된다. 허용좌굴온도 산정에 고려되는 주요변수는 곡선반경(Radius), 도상횡저항력(Lateral Ballast Resista nce), 연직도상강성(Vertical Ballast Stiffness), 궤도 틀림량(Misalignment), 틀림길이(Half Wave Length), 열차운행속도(Velocity)이다. 각 확률변수들이 갖는 확률분포는 모두 정규분포로 가정하였다. 궤도의 기하학적 특성은 곡선반경 5,000m에 대해 고려하였으며, 열차는 KTX의 제원을 사용하여 정지된 상태에서 고려하였다. 틀림량과 틀림길이는 이에 대한 통계적 특성자료가 부족하여 확률변수로 고려하지 않고 결정론적 값으로 취급하였다. 레일온도의 통계적 특성치는 본 연구진에 의해 구축된 기후요소 및 레일온도 DB를 근거로 결정하였으며, 중립온도는 선로관리지침에 따라 $25{\pm}3^{\circ}C$를 기준으로 결정하였다. 또한 도상횡저항력은 실측 데이터를 참고로 하여 평균값에서 10%의 변동량을 갖는 것으로 보고 통계적 특성치를 결정하였다. 도상횡저항력이 좌굴확률에 미치는 영향을 매우 큰 것을 알 수 있었으며, 레일온도 $60^{\circ}C$일 때 도상횡저항력이 증가하면서 감소되는 좌굴확률이 도상저항력이 커질수록 그 감소량이 작아지는 것을 알 수 있었다.