• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.497-508
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• 2013

이 논문에서는 화재 발생에 따른 구조물의 성능 변화를 평가하기 위한 철근콘크리트 부재의 수치해석모델이 제안되었다. 화재 발생 시 유발되는 전도, 대류 및 복사열의 효과를 고려한 비정상 열전달 해석을 수행하였으며 이를 통해 단면 내 온도분포를 결정하였다. 또한, 적층섬유단면을 적용하여 온도증가로 인해 단면 내 위치에 따라 달라지는 재료의 비선형성을 고려하였다. 이 때, 온도변화에 따라 유발되는 열팽창 변형률, 비정상상태 변형률, 크리프 변형률 등의 비역학적 변형특성을 단면 내 각 섬유에 대해 고려함으로써 화재 발생 시의 극심한 온도증가를 고려한 비선형 해석을 수행하였다. 제안된 해석모델의 타당성을 입증하기 위하여 철근콘크리트부재의 표준화재실험으로부터 얻어진 실험결과와 해석결과를 비교하였으며, 특히, 화재 시간에 따른 저항능력의 변화를 살펴봄으로써, 철근콘크리트 부재의 거동특성을 평가하고 이를 설계규준에서 제시하는 단면 및 저항능력과 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.93-100
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• 2021

본 논문은 교량 하부에서 발생된 화재에 대한 강합성 교량 및 PSC 교량 상부구조의 화재손상평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 구성재료의 과도 비선형 열적 특성이 고려된 열유동 해석 기법이 제안되고, 이를 통해 국내 실제 화재가 발생된 강합성 교량인 부천고가교 및 PSC 교량인 양산고가교에 대한 열유동 화재해석이 수행된다. 해석결과 강합성 교량 상부구조의 콘크리트 슬래브 및 강재 거더 하부 플랜지의 경우 임계온도를 초과하였고, PSC 교량 상부구조의 슬래브, 상부 및 하부 플랜지, 그리고 복부의 경우 전부 임계온도를 초과하였으나, 주요 부재인 텐던의 경우 임계온도를 초과하지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.13-22
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• 2008

다공성 시스템 내부 동결체의 생성과 성장은 온도경사와 화학적 에너지뿐만 아니라 열 물리학적 영향과 이동 물질에 의해서도 영향을 받는다. 더욱이 융해 화학물질의 확산율은 반복적인 동경융해 환경 하에서 매우 높은 값을 나타낸다. 결과적으로 콘크리트구조물의 열화는 해양환경과, 높은 고도 및 북쪽 지방에서 특히 크게 발생된다. 그러나 균열 성장과 누적된 손상에 의한 열화를 동반한 동결융해의 특성은 실험을 통해서 추정하기가 곤란하다. 이러한 손상을 예측하기 위해서 응답면기법 (RSM)을 이용한 회귀분석법을 사용하였다. 콘크리트구조물에서 반복되는 동결융해로 인한 열화의 주요 변수인 물-시멘트비, 연행공기, 동결융해의 반복 횟수 등은 응답면기법의 한계상태방정식을 구성하는데 중요한 입력 변수로 사용되었다. 누적변형률, 상대동탄성계수, 또는 등가 소성변형과 같은 주요한 열화 변수에 대한 회귀방정식은 열화된 구조물의 성능을 평가할 수 있다. 300번의 동결융해 반복 후의 상대동탄성계수와 잔류변형의 결과는 실험 결과와 매우 유사한 경향을 나타내었다. 응답면기법의 결과는 설계 시 한계값에 대한 초과 확률을 예측하는데 사용되어질 수 있다. 그러므로 개발된 예측 기법을 활용하여 반복적인 동결융해에 의해서 누적 손상을 받는 콘크리트구조물의 생애주기 관리에 사용될 수 있다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.479-492
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• 2019

연구목적: 본 연구의 목적은 화재가 발생한 교량의 지속적인 사용가능 여부를 결정하고 보수·보강에 대한 근거자료를 제공하기 위해 교량의 화재 손상여부를 정확하게 분석하는 것이다. 연구방법: 구조물에 전달된 화재온도를 추정하기 위하여 콘크리트의 XRD, SEM 및 EDS 분석 등을 실시하였으며, PSCI Beam 및 바닥판 콘크리트 표면으로부터의 깊이별, 구역별로 분석하였다. 연구결과: 화재구간 콘크리트에 대한 시험결과 G_12,11은 깊이 60mm까지 열에 의한 영향이 미친 것으로 확인되었고 수열온도는 최대 1000℃ 이상인 것으로 나타났다. 그리고 G_10,9,8 거더는 G_12,11에 비해 상대적으로 약한 피해를 입었으며 피해 정도는 최대 40mm 깊이까지 열에 의한 영향을 받은 것으로 확인되었다. 결론: 분석된 자료를 근거로 보수·보강과 정기적인 점검을 시행한다면 본 교량은 화재에 의한 손상을 감안하더라도 충분한 안전성을 확보할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.759-767
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• 2000

본 연구는 화재발생후에 시간경과에 따른 콘크리트충전 강관기둥의 내력변화를 파악하고 인장강도시험을 통해 내화실험이전과 후의 항복강도, 인장강도, 평균연신율 및 탄성계수 등에 대하여 각 단계별 하중에 따른 변형률을 비교측정하였다. 화재를 입은 강관내의 충전콘크리트의 물성변화(압축강도 및 탄성계수시험)를 파악하기 위하여 화재실험후 강관중심부에서 코아시험체를 채취하여 압축강도를 측정하고 탄성계수의 측정은 응력에 의한 변형률을 측정하였으며, 대상실험체의 화재온도를 추정하기 위하여 시차열분석을 실시하였다. 이러한 실험결과로부터 얻어진 자료를 평가하여, 향후 콘크리트 충전강관의 내화설계 구조규준제정에 필요한 기초자료를 제시하는데 그 목적이 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.17-24
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• 2003

지진하중을 받는 철근콘크리트구조의 취성파괴의 원인은 철근과 콘크리트사이의 급속한 부착손상에 의해 발생되는 국부 부착-슬립이다. 본 연구는 반복하중하에서 부착손상에 대한 철근의 마디높이의 효과를 평가하는 것이다. 큰 상대마디면적을 가진 가공된 철근을 사용하여 부착 시험체를 제작하였다. 또 다른 변수로서 연직방향 철근에 의해 횡구속 철근량의 정도가 고려되었다. 실험결과로부터 에너지 소산력의 크기가 산정되고 여러 변수들에 대해서 비교되었다. 실험결과로서, 하중의 반복이 증가함에 따라 부착강도와 부착강성은 현저히 감소함을 알 수 있다. 횡구속량이 크고 상대마디면적이 큰 철근에서 단조하중시에 비해서 반복하중시의 부착강도의 감소가 줄어들고 국부부착저하를 지연시키는데 효과가 있음을 알 수 있다. 에너지 소산량 또한 횡구속량과 마디상대면적이 증가함에 따라 증가한다. 그러나, 마디가 매우 높은 철근의 부착실험에서 높은 강성 때문에 부착이 적은 슬립에서 손상을 입는다는 것을 알 수 있다. 본 연구는 반복하중하에서 부착저하기구를 이해하고 높은 상대마디면적을 가진 새로운 이형철근의 개발에 유용할 것이다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.509-512
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• 2008

라이닝콘크리트란 터널의 영구적인 라이닝으로서 무근 또는 철근콘크리트로 구축되는 터널의 가장 내측에 시공되는 터널의 부재를 말하며. 라이닝의 목적은 터널주변 암반의 풍화방지 및 유수에 의한 지반열화 경감, 터널의 내구성 증대 등이다. 라이닝시 콘크리트는 시공불량, 내부응력, 건조수축 등에 따라 균열을 야기할 수 있으며, 콘크리트 구조물에서 발생하는 이러한 균열은 내구성의 저하와 외관의 손상을 초래하여 사용성을 저하시킬 뿐만 아니라, 균열로 인한보수비용을 증대시킨다. 본 연구는 직경이 15m 이상의 대단면 터널의 라이닝콘크리트의 실제 현장에서 발생한 균열에 대하여 발생하는 균열에 대한 구조, 재료에 대한 분석을 수행하였으며, 그 결과를 제시하므로서 합리적이고 효율적인 대단면 터널 라이닝콘크리트의 균열에 대한 대책을 제시하고자 한다.금번 검토 결과, 구조적 특성에 의한 것이 아님을 알 수 있었으며 다음과 같이 몇가지 원인에 대한대책을 통해 균열을 저감할 수 있을 것이다. 1) 하절기배합인 플라이애쉬 20% 배합으로 변경하면, 수화열 저감효과와 함께 초결시간 지연 효과도 가져올 수 있으므로 연직균열 및 수평균열에 유리한 조건을 만들어 줄 수 있을 것으로 사료된다. 2) 균열이 주로 발생된 S.L 부근의 다짐방법과 관련하여 다음과 같이 개선코자 한다. 즉, 3단과 4단투입구간(間)계면 방지를 위하여 4단 투입구를 통하여 일부 콘크리트를 타설 후 타설중지 상태에서 3단과 4단 투입 콘크리트를 같이 다짐을 실시한다. 이 때 주의할 점은 3단 타설 콘크리트의 초결 이전에 재다짐이 되어야 하므로 전체 시간을 6시간 이내에 완료해야 한다(플라이애쉬 20% 혼입 조건). 3) 일단 S.L 부근까지 콘크리트를 타설한 후, 하단부 콘크리트가 충분히 침강이 일어날 수 있도록 30분 내외 타설을 중지하였다가 후속 콘크리트를 타설토록 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.194-200
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• 2010

최근 지하철 시공 확대와 국토의 지형적인 특수성, 시공기술의 발달 등으로 인하여 장대터널이 증가하고 있는 실정이다. 터널 및 지하구조물에서 발생되는 화재는 지하공간이라는 폐쇄된 공간특성으로 인해 지상화재에 비해 많은 인명과 경제적 피해를 발생시킨다. 국내의 경우 터널 및 지하구조물에 대한 내화 연구가 진행 중이나 고온 시 콘크리트의 폭열 발생으로 인한 내하력 저하 및 안전성 평가에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시간가열 온도곡선(RABT 및 RWS)에 따른 콘크리트 내화 특성을 평가하고 실제 발생한 화재사례와 비교 검토하여 적용성을 제시하였다. 또한 유한요소 기반의 수치모델을 적용한 열-역학 연동해석을 실시하여 화재로 인한 지하구조물의 단면 손실 및 손상정도를 예측 평가하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.51-56
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• 2004

철근콘크리트구조물에 화재가 발생하게 되면 콘크리트내의 시멘트 수화물과 골재의 상반된 거동으로 조직이 연화되며 열응력 등으로 균열이 발생하여 부분적 혹은 전체구조시스템에 심각한 영향을 끼칠 수 있는 손상이 발생하여, 철근 콘크리트 구조물의 내구성을 현저히 저하시키게 된다. 콘크리트의 화재피해 상황은 콘크리트에 사용된 혼화재료 및 골재 등 사용재료의 영향을 받게 되며 설계기준 강도에 따라 그 피해 상황 역시 다르게 나타나기 때문에 화재피해를 입은 콘크리트 구조물의 열화 진단은 화재에 의한 열화 메커니즘을 바탕으로 이루어져야 하며, 이를 위해서는 고온에 노출된 콘크리트의 공학적 특성에 관한 기초자료가 반드시 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 설계기준 강도 및 사용재료에 따라 콘크리트를 제조 하여 고온환경에 노출시켜 폭열상태, 초음파속도, 압축강도 등을 측정하여 화재로 열화된 콘크리트 구조물의 재사용 여부 및 피해 등급 결정을 위한 정밀 진단과 보수ㆍ보강공법의 선정을 위한 기초 자료로 제시하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.382-391
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• 2002

본 연구에서 초기재령 콘크리트의 크리프 특성을 고려한 단면 내 온도 및 수축응력을 구하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하기 위한 수치해석 절차에 관하여 정립하였다. 최근 들어 구조물의 노후화에 따른 콘크리트의 내구성에 대한 관심이 고조되고 있고, 초기재령에서 발생하는 균열은 구조물의 내구성 및 사용성과 같은 장기적인 성능에 큰 영향을 미친다. 많은 토목 기술자들이 초기재령 콘크리트의 체적변화에 의한 응력 및 균열 문제를 심도 깊게 다루지 않는 데는 장기적인 내구성과 사용성에 대한 인식이 부족하고, 경화가 진행되는 콘크리트의 체적변화는 매우 복잡한 영향인자를 고려해야 되기 때문이다. 또한 초기재령 콘크리트의 체적변화로 인한 응력을 예측하는 기존 프로그램들은 주로 수화열에 의한 온도 및 열응력 해석에 국한되거나, 수화과정과 연계되지 않은 습도분포에 의한 수축 응력해석을 대상으로 한다. 따라서 본 연구에서는 초기재령 콘크리트의 체적 변화에 의한 모든 응력 요소를 하나의 통합적인 해석 시스템으로 구성하여, 초기재령 콘크리트의 균열 제어 수단으로 활용하고자 한다. 본 연구는 초기재령 콘크리트의 온도 및 수분에 관련된 재료 물성 뿐 만 아니라 역학적 특성 등 모든 재료 물성을 수화도에 기초하여 모델링하였다. 또한 콘크리트가 강성을 가지는 시점부터의 초기재령 크리프 실험을 수행하고, 그 결과로부터 수화도에 따른 크리프 거동을 모델링하여 해석 프로그램에 반영하였다. 개발된 해석프로그램을 이용하여 수치해석 결과와 실험결과를 비교하여 그 타당성을 검증하고, 해석 예제를 통하여 각 변형률 성분에 의한 잔류 응력의 변화 양상을 비교, 분석하였다.