• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.114-122
• /
• 2016

콘크리트는 경제적이며 고내구성 건설재료이지만, 염해에 노출된 경우 매립된 철근의 부식으로 인해 내구성에 대한 문제가 발생한다. 최근 들어 동절기에 제설제가 많이 사용되고 있는데, 제설제의 사용은 콘크리트 표면에 미세균열과 박리를 증가시키고 용해된 제설제는 매립된 철근의 부식을 야기한다. 기존의 염화물 지배방정식인 Fick's 2nd Law의 해석기법은 표면이 열화된 콘크리트의 염해특성을 평가하지 못하므로 이에 대한 고려가 필요하다. 본 연구에서는 콘크리트 다층구조 확산 모델과 시간의존성 염화물 확산을 이용하여 제설제에 노출된 콘크리트의 염화물 해석기법을 제안하였다. 이를 위해 18년 경과된 콘크리트 도로교의 염해실태를 분석하였으며, 역해석을 통하여 표면열화깊이 및 열화된 콘크리트 층의 증가된 염화물 확산성을 평가하였다. 제안된 기법은 30MPa 콘크리트에서 12.5~15.0mm 열화깊이와 2배 증가된 열화층의 염화물 확산성을 나타내었다. 본 해석기법은 표면열화 및 표면 강화 등 2개의 다른 확산성을 가진 콘크리트의 염화물 거동을 평가하는데 효과적으로 적용될 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.135-144
• /
• 2007

최근에 노후화된 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법으로 FRP를 이용한 보강이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구의 목적은 FRP로 보강된 콘크리트 실린더의 거동을 실험적으로 조사하고자 하는 것이다. 실험 변수로는 콘크리트의 압축강도, FRP재료의 종류 및 구속비이다. 본 연구에서 아라미드, 탄소 및 유리섬유로 보강된 콘크리트의 성능을 압축강도 실험을 통한 연구 결과를 보이고 있다. 이를 위해 축방향 하중, 축방향 및 횡방향 변형률을 측정하였다. 본 연구를 통하여 콘크리트의 강도와 횡방향 변형률과 횡방향 구속응력의 비로 정의되는 구속비가 구속 콘크리트의 응력-변형률을 결정하는 주요 인자인 것으로 나타났다. FRP로 더 많은 보강을 한 실험체는 우수한 구속력으로 인한 강도의 증가를 야기하였다. 고강도 콘크리트의 경우 FRP에 의한 보강으로 구속력의 증가이 증가되더라도 실험체의 압축변형률이 감소하여 취성파괴의 경향을 보였다. 구속된 콘크리트의 파괴는 FRP 재료의 극한 변형률 보다 낮은 변형률에서 FRP의 파단으로 시작되어 콘크리트의 파괴에 도달하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.255-264
• /
• 2009

콘크리트의 투수계수는 콘크리트 구조물의 내구성능 및 미세구조의 밀실성을 판단할 수 있는 핵심적인 재료 매개변수이다. 투수계수를 산정하기 위한 많은 연구들이 있었으나, 시멘트페이스트 및 골재 각각이 콘크리트의 투수성능에 미치는 영향을 다룬 연구는 드물다. 더우기, 탄산화가 염소이온의 확산계수에 큰 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 탄산화된 콘크리트에 대한 확산계수를 다룬 연구는 매우 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 탄산화 및 비탄산화된 콘크리트의 투수계수를 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 투수계수를 산정할 수 있는 해석적 기법이 개발되었는데, 시간단계별로 변화하는 투수계수의 해석과 탄산화된 콘크리트의 투수계수를 계산할 수 있다. 탄산화된 콘크리트에서 감소된 공극량이 계산되었으며 이는 투수계수의 산정에 이용되었다. 해석 결과는 실험적 결과를 얻어서 상호비교하여 검증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.1053-1056
• /
• 2008

콘크리트의 투수계수는 콘크리트 구조물의 내구성능 및 미세구조의 밀실성을 판단하는 핵심적인 재료 매개변수이다. 투수계수를 산정하기 위한 많은 연구들이 있었으나, 시멘트 페이스트 및 골재 각각이 콘크리트의 투수성능에 미치는 영향을 다룬 연구는 드물다. 더우기, 탄산화가 염소이온의 확산계수에 큰 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 탄산화된 콘크리트에 대한 확산계수를 다룬 연구는 더욱 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 탄산화 및 비탄산화된 콘크리트의 투수계수를 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 투수계수를 산정할 수 있는 해석적 기법이 개발되었다. 본 연구에서는 시간단계별로 변화하는 투수계수의 해석과 중성화된 콘크리트의 투수계수이다. 탄산화된 콘크리트에서 감소된 공극량이 계산되었으며 이는 투수계수의 산정에 이용되었다. 본 연구결과는 실험적 결과를 얻어서 상호 비교하여 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.403-414
• /
• 1994

본 연구에서는 철근콘크리트 격납구조물에서 가상의 냉각재 유출사고에 의한 온도하중과 압력에 따른 거동을 알아보기 위한 비선형 해석을 수행하였다. 시간에 따른 온도하중을 결정하기 위하여 과도온도해석을 통해 격납구조물 단면내의 온도분포를 구하였다. 구조물은 기하학적 비선형성과 재료비선형성을 고려한 쉘요소로 이상화되며, 쉘요소는 두께방향에 따라 변하는 응력을 고려하기 위해 몇 개의 층으로 이루어진 모델을 사용하였다. 본 연구에서는 재료비선형성을 고려하기위해 콘크리트의 압축거동은 Drucker-Prager 항복규준에 의해 모델링하며 부착효과를 고려한 콘크리트의 인장거동을 나타내기 위해 인장증강모델을 사용하였다. 철근은 축방향력만을 받는 분포 철근층으로 모델링하였으며 steel liner는 Von Mises 항복규준에 따라 모델링하였다. 열응력은 인접한 두시간 단계에서의 온도차를 하중증가로 고려하여 초기변형 문제로 변환하여 결정되었다. 본 연구에서의 수치해석결과에 의하면 과도온도해석에 근거한 비선형온도경사를 고려할때의 응력이 고려하지 않을때의 응력에 비해 크게 나타남을 알 수 있었다. 본 연구는 우리나라에서 많이 건설되고 있는 원자력발전소의 정확하고 진보적인 해석을 위하여 비선형해석 기법을 유도하여 제시하였으며, 특히 온도분포의 비선형성과 재료비선형을 고려한 고급 유한요소해석을 가능케하고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.385-395
• /
• 2011

교량용 HSB 고성능 강재를 적용한 정모멘트부 강합성 복합단면 거더의 휨저항강도를 모멘트-곡률 해석법으로 산정하고 LRFD 휨저항강도 설계식에 의한 휨저항강도와 비교하여 기존 설계식의 적용성을 검토하였다. 강거더의 하부플랜지는 HSB800 강재를 상부플랜지와 복부판은 HSB600 강재를 적용하였다. 다양한 연성특성을 갖는 6,205개 단면을 임의추출법으로 선정하고 재료 비선형 모멘트-곡률 해석 프로그램을 이용하여 이들 단면에 대한 휨저항강도를 구하였다. 합성단면을 구성하는 콘크리트 재료는 CEB-FIP 모델로, HSB600 및 HSB800 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며 콘크리트 바닥판의 압축강도는 30MPa, 45MPa 및 60MPa를 고려하였다. HSB 강재를 적용한 강합성 복합단면 거더의 연성계수와 콘크리트 바닥판의 압축강도에 따른 휨저항강도 특성을 분석하였다. HSB 고성능강을 적용한 이종 복합단면 강합성 거더의 모멘트-곡률해석 결과, 현 AASHTO LRFD 정모멘트부 휨저항강도 산정식을 적용할 수 있는 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권6호
• /
• pp.218-225
• /
• 2021

본 연구에서는 CFRP Grid를 보강근으로 적용한 1방향 콘크리트 슬래브 실험체에 대하여 균열의 발생에서부터 파괴시까지의 비탄성 거동 특성 예측을 위한 합리적인 해석적 방안을 제시하는 것을 목표로 한다. CFRP grid 보강량, 재료물성 및 하중재하 방법을 주요 실험 변수로 Zhang et al.(2004) 수행한 총 4개의 검증 대상 실험체를 선정하였다. 해석은 저자 등에 새로이 제안된 구성관계식과 재료모델을 적용한 비선형 유한요소해석 프로그램 RCAHEST을 통해 수행하였다. 실험과 해석으로부터의 최대 모멘트 및 대응 변위에 대한 평균과 변동계수는 각각 1.38와 13%로 예측하였다. 실험과 해석으로부터의 최대 모멘트에 대응하는 변위에 대한 평균과 변동계수는 1.41과 9.8%로 예측하였다. 균열의 발생에서 파괴시까지의 거동 특성에 대한 예측 결과를 검증하고 평가하였다. 추후, 다양한 실험 결과의 확보 및 보다 신뢰도 높은 해석 기법 개발을 위한 추가적인 연구 수행이 필요한것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권6C호
• /
• pp.259-266
• /
• 2009

강관합성말뚝의 강관은 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관, 콘크리트, 강관합성 시험체에 대하여 수행된 압축재하 실험의 하중-변위 곡선을 모사할 수 있는 해석모델 및 입력물성값을 분석하였다. 그 결과, 강관은 von-Mises 모델, 그리고 콘크리트는 소성변형률에 따라 점착력과 팽창각을 감소시키는 변형률 연화모델을 적용하여 실험결과를 모사하였다. 또한, 콘크리트 내부의 철근은 항복 모멘트 적용 및 철근의 단면적을 감소시켜 모사하였다. 본 연구에서 적용된 해석기법은 실험결과와 비교하여 강관합성말뚝의 항복거동 및 보강효과를 잘 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 실물크기 말뚝에 대한 변수연구를 수행한 결과, 강관 합성말뚝의 재료강도는 강관의 보강효과에 의해 축방향에 대해 약 10%, 횡방향에 대해 약 20~45% 증가하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권5A호
• /
• pp.307-315
• /
• 2012

최근 국내에서도 압축강도 180 MPa, 인장강도 10 MPa 이상의 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)가 개발되었다. 그러나 UHPFRC는 물-결합재비가 낮고 다량의 고분말 혼화재료를 혼입하며, 굵은 골재를 사용하지 않기 때문에 초기 재령에서의 자기수축이 크고, 표면이 급격히 건조하는 등 기존의 일반 콘크리트(Normal Concrete, NC) 및 고성능 콘크리트(High Performance Concrete, HPC)와는 다른 재료적 특성을 보인다. 그러므로 본 연구에서는 UHPFRC에 적합한 재료 실험 방법과 규정을 제안하고 극 초기 재령에서의 강도 특성을 평가하기 위하여 응결 및 수축, 인장 실험을 수행하였다. 응결 실험 결과 파라핀 오일을 UHPFRC의 모르타르 표면에 적용할 경우 표면에서의 급격한 건조현상을 효율적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났으며, 시멘트와 배합수의 수화반응을 지연 또는 촉진 시키지 않는 것으로 나타나 응결 실험 시 표면건조 방지제로 적합한 것으로 판단되었다. 또한, 링-테스트를 수행하여 내부 강재 링의 온도와 변형률의 경향이 달라지는 시점을 수축 응력 발현 시점으로 정의하였으며, 이를 응결 실험과 비교하여 본 결과 응결침에 걸리는 관입 저항력이 약 1.5 MPa일 때 수축 응력이 발현되는 것으로 나타났다. 이는 초결 및 종결보다 약 0.6시간, 2.1시간 빠른 것이며, 상기 시점을 UHPFRC의 자기수축 측정 시점(time-zero)으로 규정하였다. 마지막으로, 본 연구에서는 극 초기 재령 인장강도 측정 장비를 제작하여 초결시점에서부터 UHPFRC의 인장강도와 탄성계수를 측정하였으며, 이를 고려한 UHPFRC의 인장강도 및 탄성계수 예측식을 제안하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제3권1호
• /
• pp.55-66
• /
• 1999

이연구에서는 반복적인 횡하중이 작용하고 있는 철근콘크리트 기둥의 비선형 이력거동 및 파괴거동을 해석적으로 예측할 수 있는 기법을 제시하였다 하중의 단계에 따라 수반하게 되는 콘크리트의 균일 및 철근의 항복 이로 인한 부착 효과와 골재의 맞물림 현상 및 강도의 감소 등과 같은 특성을 고려한 재료적 비선형성을 고려하였고 기둥부재에 일반적으로 배치되는 구속철근으로 인한 강도의 증가효과를 고려하였다. 여기서 철근콘크리트의 응력-변형도 관계는 분산균열모델에 기초하여 평균값으로 표현된다. 비교적 큰 압축하중과 함께 지진하중과 같이 큰 규모의 횡하중으로 인한 대변위 문제를 고려할 수 있도록 total Lagrangian formulation에 의한 기하학적인 비선형성을 고려하였다. 본 연구에서 작성한 유한요소 해석 프로그램에 의한 결과를 다른 연구자의 실험 결과와 비교함으로써 본 연구에서 제시한 해석기법의 타당성을 검증하였다.