• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2021

콘크리트 구조물은 재료의 열화나 초과된 하중 및 환경적 요인에 의해 점차 노후화 되며 그 성능이 감소하여 구조물의 사용성 및 안전성에 영향을 미치게 된다. 노후 교량의 보강 공법 중 외부긴장 공법이 널리 사용 중이지만, 노후도에 따른 보강 효과 및 영향 규명은 미흡한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 구조물의 노후도를 콘크리트 압축강도 및 인장철근량의 감소로 가정하고 노후도에 따른 외부긴장 공법의 보강 효과를 확인하기 위해 무보강 및 외부긴장 공법을 적용한 실험체의 4점 재하실험을 수행하여 보강 여부에 따른 거동을 분석하고 보강 효과를 확인하였다. 실험 결과 정착구의 조기 탈락에 따른 극한 상태의 보강량을 확인하기 어려웠으며, 이에 따라 외부긴장 보강 공법의 적용 시 앵커 볼트에 관한 규정 준수가 필요하다. 외부긴장 보강 여부에 따라 균열하중 및 항복하중이 증가하였으나, 균열 이전에는 보강 전, 후의 강성이 유사하여 보강 효과를 확인하긴 어려웠다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.67-72
• /
• 2022

콘크리트는 강알칼리성으로 인해 철근의 부식을 방지하는 장점이 있으나, 해중에 침지되면 해수의 평균 pH 8~9 보다 높은 pH 12~13의 강알칼리 성분을 용출하여 주변의 미생물 및 해양생물의 생태환경 및 성장에 악영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 3D 프린터로 제작되는 인공어초용 저알칼리 모르타르 배합을 도출하기 위하여 저알칼리 모르타르의 역학적 특성 및 내구성능을 평가하였다. 강도 특성 평가결과 결합재로 실리카퓸, 플라이애시, 알파형반수석고 모두 혼입한 α-35배합에서 Plain 을 제외하고 가장 우수한 특성을 나타내었으며, 인공어초 품질기준인 27MPa를 확보할 수 있는 것으로 나타났다. pH는 알파형반수석고 혼입시 수산화칼슘 생성 억제와 황산칼슘 생성으로 인해 pH저감 효과가 우수한 것으로 나타났다. 염소이온침투저항성 실험결과, 실리카퓸 및 플라이애시 혼입시 일부 내염성이 개선되었으며, 알파형반수석고 와 혼합사용한 α-35 배합에서 3844C의 가장 우수한 염소이온침투저항성을 확인하였다. 길이변화율 측정결과, 알파형반수석고 35%대체시 OPC배합조건보다 33.5% 개선된 수축저항성을 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.450-456
• /
• 2022

본 연구에서는 발열 콘크리트 부재 개발의 사전 연구로써 C₁₂A₇계 바인더와 무수석고를 혼입한 모르타르 시편의 압축강도 및 촉진 염화물 확산 거동을 분석하였다. 또한, 무수구연산계 지연제의 혼입률 4수준을 고려하여 지연제 혼입률이 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 모르타르 시편의 압축강도는 KS L ISO 679, 촉진 염화물 확산 시험은 NT BUILD 492 및 ASTM C 1202에 준하여 수행하였다. 무수구연산 지연제 혼입률이 0.3 %인 경우에서 가장 높은 강도가 평가되었으며 이는 컨트롤 케이스 대비 127.6 %의 강도 증진률을 나타내었다. 무수구연산 지연제 혼입률 0.3 %에서 효과적으로 가사시간 및 경화 시간을 확보하여 성능이 개선된 것으로 사료된다. 통과 전하량 및 촉진 염화물 확산계수 평가 결과 압축강도와 비슷한 성능 평가 결과가 도출되었으며, 기존의 연구에 따르면 강도 거동과 염화물 확산 거동은 선형적 관계를 갖기 때문이다. 가장 높은 강도 성능을 나타낸 배합에서 가장 높은 염해 저항성을 나타내었으며, 본 연구 결과를 기반으로 추후 발열 콘크리트 부재 개발을 수행할 계획이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.14-22
• /
• 2022

본 연구에서는 물류창고시설의 개발 증가에 따른 화재사고 증가에 대응하여 실외 환경에서의 PC 슬래브의 화재성능 평가를 위한 실물대 화재실험을 실시하였다. 실외 화재실험에 앞서 고온에서 강연선의 인장 항복 강도를 시험하여 기계적 물성을 분석하였다. 또한, 이전 연구들을 참고하여 강연선의 열적 특성과 콘크리트의 기계적, 열적 특성을 조사하였다. 실외 화재실험은 걸침길이가 50mm, 150mm인 동일한 슬래브 2개의 구조성능 및 내화성능을 분석하기 위해 수행되었다. 걸침길이가 길어질수록 처짐은 감소하였고, 걸침길이에 대한 수평 변위 또한 감소하였다. 200분 가량 진행된 실험에서 슬래브의 탈락이 발생하지 않아 현행 기준이 적절함이 확인되었다. 콘크리트의 폭렬 현상이 발생하여 강연선 일부가 끊어졌으나, 구조성능은 지속되었기 때문에 부착식 공법을 이용한 PSC 슬래브의 실용성을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 물류창고 PC 슬래브의 내화성능 판단을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.46-53
• /
• 2023

이 논문에서는 고인성 시멘트 복합체 SHCC와 함께 일반 철근, 초고강도 철근, FRP 보강근으로 보강된 3종류의 철근콘크리트 보(SHCC-RB, SHCC-SB, SHCC-FRP)의 휨 성능을 평가하기 위하여 보 실험체를 제작하고, 4점 재하 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과, SHCC로 보강된 모든 실험체가 다수의 미세 균열이 발생하면서 휨 균열 폭이 100 ㎛ 이하로 제어되는 특성을 나타내었다. 이는 1축 인장 하에서 인장변형경화 특성을 보이며, 다중 미세균열 특성을 보이는 SHCC의 재료적 성질에 기인하는 것으로 판단된다. 실험체 SHCC-FRP는 실험체 SHCC-RB에 비하여 초기균열하중과 항복 휨모멘트강도가 낮은 반면, SHCC-FRP의 최대 휨모멘트강도는 SHCC-RC에 비하여 우수하게 나타났는데, 이는 FRP 보강근의 인장강도가 일반 철근에 비하여 더 높기 때문이다. 보 실험체 SHCC-SB의 초기균열 하중은 SHCC-RB와 유사하였으나, 항복 휨모멘트강도 및 최대 휨모멘트강도 측면에서는 SHCC-SB가 가장 우수한 것으로 평가되었다. SHCC와 초고강도 철근을 RC보의 보강에 활용하면 작은 단면적의 추가 배근으로도 효과적인 보강이 가능할 수 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권3A호
• /
• pp.329-336
• /
• 2010

이 논문에서는 경간장이 30 m인 표준 PSC I 거더의 정착부 거동을 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 현재 사용되고 있는 표준 PSC I 거더의 정착부 파열보강철근은 텐던 긴장으로 인한 단부 콘크리트의 응력흐름을 정확히 반영하지 못 한 채 설계되었고, 과대보강으로 인해 콘크리트 타설 시 작업성이 크게 떨어지고 있는 실정이다. 따라서 이 논문에서는 표준 PSC I 거더와 동일한 단면을 갖는 실험체 3개를 제작하여 인장실험을 수행하였다. 각 실험체의 파열보강철근은 100 mm, 200 mm, 300 mm 간격의 격자형으로 배근되었다. 실험결과, 파열균열 긴장력은 모든 실험체에서 설계 긴장력의 1.6배 내외로 나타났고, 파열균열은 정착단부 내부에서 수직방향으로 발생하였다. 또한 설계 긴장력의 2.7배까지 긴장력을 도입한 결과, 파열보강철근 간격이 300 mm인 실험체의 일부 수평방향 파열보강철근만 항복되었다. 따라서 표준 PSC I 거더의 정착부 파열보강철근은 도로교설계기준에서 제한하고 있는 최대 간격 300 mm를 만족시키는 것만으로도 파열력에 대한 안전성을 충분히 확보할 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5A호
• /
• pp.737-746
• /
• 2008

최근 들어 비파괴기술이 발달함에 따라, 콘크리트 구조물의 건전성 평가에 전자기 특성을 이용한 평가기법이 적용되고 있다. 시멘트 건설재료와 같은 절연성 재료는 고유한 유전상수 또는 전도율을 가지므로 특성화될 수 있는데, 이러한 전자기 특성은 물-시멘트비, 단위 시멘트 량과 같은 배합조건에 따라 변화하게 된다. 실내조건에 노출된 시멘트 모르타르는 일반적으로 수분에 포화되지 않으므로, 공극률이 전자기특성에 큰 영향을 미치는데, 이러한 공극률은 주로 초기재령에서 결정되어지며, 양생조건에 따라 매우 민감하게 변화한다. 본 연구에서는 4가지 종류의 물-시멘트비를 가진 시멘트 모르타르를 대상으로, 전자기 특성(유전상수, 전도율)을 광범위 대역인 0.2 GHz~20 GHz 범위에서 측정하였다. 각 시편은 배합 후 0일에서 28일까지 총 5가지의 다른 수중양생기간을 가지도록 하였으며, 28일 이후, 실내노출상태에서 전자기 특성을 측정하였다. 한편 28일 재령시, 수은압입법을 통하여 공극률을 분석하였으며, 실내상태의 수분손실을 측정하여 포화도를 평가하였다. 양생초기부터 변화하는 공극률을 평가하기 위해, 초기재령 콘크리트의 거동 평가 프로그램을 이용하여 시멘트 모르타르의 공극률 변화를 분석하였으며, 측정된 전자기 특성의 변화를 분석하였다. 전자기 특성을 영향인자(재령, 물-시멘트비)와 쉽게 비교하기 위해서, 5 GHz~20 GHz 영역의 값을 하나의 평균값으로 도출하였다. 초기재령에서 평균화된 유전상수와 전도율은 물-시멘트비의 감소에 따라서 선형으로 증가하였으며, 4주의 양생기간동안 물-시멘트비에 관계없이 양생기간의 제곱근에 비례하여 증가하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권5A호
• /
• pp.901-908
• /
• 2006

안전성 관련 구조물인 원자력 격납건물은 시간의 흐름에 따라 콘크리트와 텐던의 물리적 성질 변화로 구조거동의 미세한 변화를 가져오기 때문에 주기적 점검을 통한 구조건전성 검증이 필요하다. 본 연구에서는 국내 부착식 텐던 격납건물인 CANDU형의 월성 원전을 대상으로 미세 구조거동 분석이 가능한 'SAPONC-CANDU' 프로그램을 개발하였으며, 이는 온도와 시간종속성 영향인자들 즉, 크리프, 건조수축, 텐던의 인장력 하에서 격납건물 콘크리트 속에 매립되어 있는 진동식 와이어 변형률 게이지의 변형률 변화량에 대한 예측값을 계산하는 알고리즘에 기초한다. 개발된 프로그램의 구동을 위해서 변형률 게이지의 계측값이 입력데이타로 사용되고 최종적으로 각각의 변형률 게이지에 대해서 변형률 변화량의 예측값, 예측선, 예측폭이 그래프 형태로 제공되기 때문에 국내 원자력발전소 CANDU형 격납건물의 구조건전성을 평가하는 현장 관리자가 이를 손쉽게 활용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3A호
• /
• pp.555-563
• /
• 2006

최근 많은 교량들이 점증하는 교통량에 의해 상부슬래브 폭이 부족해지거나 침식으로 인해 하부구조가 구조적으로 취약해지는 경향이 있다. 이 경우 상부슬래브나 교각을 확장하여 보강하는 것이 경제적이기 때문에 실험 자료와 현장의 시공경험 등을 통해 적절한 교량의 확장방안을 확립할 필요가 있다. 그렇지만, 부착식 앵커를 사용하여 교량의 하부구조를 보수 보강하는 경우 신 구 콘크리트의 일체성 확보와 관련된 기존 실험자료는 매우 부족한 실정이며, 이에 따라 부착식 앵커를 사용하여 구조적인 일체성을 확보하기 위한 실험적인 연구가 매우 시급하다고 할 수 있다. 이와 관련하여 본 논문에서는 부착식 앵커를 사용할 경우의 인발 및 전단 특성을 실험을 통해 밝히고자 하였다. 이를 위해 부착길이, 앵커직경 및 앵커경사를 포함한 다양한 실험변수를 가진 시편을 제작하여 인발 및 전단실험을 수행하였다. 실험결과 부착길이가 길어지고 앵커직경이 커질수록 부착력은 증가하고 부착강도는 감소하였다. 또한, 앵커경사가 커질수록 부착력 및 부착강도가 증가하지만 경사가 $5^{\circ}$ 이상인 경우 경사에 의한 효율이 감소하는 것을 알 수 있었다. 전단실험을 통해서는 앵커직경이 D19 이상을 사용하는 것이 적절할 것으로 판단되었다. 결론적으로, 향후 모델실험을 포함한 관련 자료의 축적이 이루어지는 경우 본 연구에서 수행한 실험 자료와 함께 부착식 앵커를 사용하여 보강된 신 구 콘크리트의 일체성을 확보하는데 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3D호
• /
• pp.499-509
• /
• 2006

프리캐스트 콘크리트 바닥판은 일반적인 현장타설 바닥판과 비교할 때 많은 장점을 가지고 있으며, 최근 국내에서도 도로교의 노후 바닥판 교체 공사 및 신설 도로교에 성공적으로 적용되고 있다. 하지만, 철도교에 프리캐스트 바닥판을 적용하기 위해서는 활하중, 장대레일 종하중, 시제동하중, 온도변화, 건조수축 등 도로교와 철도교의 하중 특성의 차이를 적절히 반영한 설계가 요구되며, 특히 횡방향 이음부의 연속성을 확보하여 일체화시키기 위해 바닥판 내부에 배치한 종방향 텐던의 적정한 프리스트레스 수준을 평가하는 연구가 요망된다. 따라서 본 연구에서는 철도교에 빈번히 적용되는 PSC 합성거더 철도교에 대하여 정밀한 3차원 유한요소해석을 통해 주요 설계하중이 유발하는 바닥판의 종방향 응력을 산정하였다. 그 결과 종방향 인장응력을 유발하는 지배적인 요인은 활하중보다는 바닥판의 온도 저하나 시동하중으로 나타났으며, 특히 온도의 영향은 설계기준상의 제안식 또는 이론식과도 비교해 가며 중점적으로 분석하였다. 종방향 인장응력을 상쇄하여 올바른 구조거동을 유도하기 위한 프리스트레스의 범위를 고찰한 결과, 대상 철도교에 대해 2.4 MPa 이상의 프리스트레스를 도입하는 것이 적정한 것으로 나타났으며 이는 도로교의 경우와 유사한 수준으로 평가되었다.