• Advances in concrete construction
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• 제9권2호
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• pp.149-159
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• 2020

The present work proposes new engineering models for determining corrosion initiation time in concrete reinforcing steels in marine environment. The models are based on Fick's second law that is commonly used for chloride diffusion. The latter is based on deterministic analyses involving the most influencing parameters such as distance of the concrete structure from the seaside, depth of steel concrete cover, ambient temperature, relative humidity and the water-cement ratio. However, a realistic corrosion initiation time cannot be estimated because of the uncertainties associated to the different parameters of the models. Therefore a reliability approach using FORM/SORM method has been applied to develop the proposed engineering models integrating a limit state function and a reliability index β. As a result, the corrosion initiation time is expressed by new exponential engineering models where the uncertainties are associated to the model parameters. The main emerging result is a realistic decision tool for corrosion planning inspection.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제7권3호
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• pp.319-330
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• 1999

The design of composite space trusses is a demanding task that involves taking several decisions on the truss depth, number of panels, member configuration, number of chord layers and concrete slab thickness and grade. The focus in this paper is on the design of top concrete slabs of composite space trusses, and in particular their thickness. Several effects must be considered in the process of designing the slab before an optimum thickness can be chosen. These effects include the inplane forces arising from shear interaction with the steel sub-truss and the flexural. and sheer effects of direct lateral slab loading. They also include a constructional consideration that the thickness must allow for sufficient cover and adequate space for placing the reinforcement. The work presented in this paper shows that the structural requirements on the concrete slab thickness are in many cases insignificant compared with the constructional requirements.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.40-48
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• 2012

콘크리트내의 철근의 부식은 열화와 콘크리트 구조물의 조기파괴의 주된 원인이 된다. 본 연구에서는 비파괴 기법 중 전자기적 열유도방법과 적외선 열화상기법을 이용한 철근부식평가가 시도되었는데, 부식 또는 비부식된 철근의 열특성 차이를 이용한 것이다. 본 논문은 이러한 개념을 배경으로 수행한 실험적 연구이며, 유도전류를 통해 콘크리트 표면으로부터 내부 철근을 가열하고 외부의 적외선 카메라를 이용하여 표면의 온도변화를 관측한다. 피복두께가 다른 콘크리트 시편은 앞면과 배면의 피복두께를 동일하게 제조하여 앞면에서 가열과 배면에서의 온도측정을 동시에 할 수 있도록 고안되었다. IC (Impressed Current) 방법을 통하여, 철근 부식을 촉진하였으며, 적외선 화상을 통하여 온도가열과 냉각을 전 시험과정에 걸쳐 측정하였다. 본 실험을 통하여 부식/비부식 철근의 뚜렷한 온도변화를 확인하였으며, 부식된 시편에서 빠른 온도증가속도 및 냉각속도를 평가하였다. 본 연구는 콘크리트 매립철근의 비파괴적인 부식탐지의 가능성을 보여주고 있다.

• 한국도로학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.45-53
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• 2012

지중구조물 주위는 다짐이 잘 되지 않아 지반이 장기 침하하므로 콘크리트 포장 하부에 공동이 발생하기 쉬우며, 이로 인해 지지력이 저하되기 쉽다. 여기에 하중이 가해지면 설계 시 기대한 것보다 큰 응력이 도입되어 포장에 파손이 발생하고 수명이 감소하게 된다. 본 논문에서는 한국도로공사 시험도로의 박스형 암거 상부 콘크리트 포장 슬래브의 파손을 조사하였다. 토피고가 다른 상행선과 하행선의 암거 위치에 발생한 슬래브의 횡방향 균열을 비교하였다. 시험도로의 횡방향 균열을 검증하기 위해 토피고가 없는 박스형 암거와 콘크리트 포장을 유한요소 방법으로 모형화하고 해석하였다. 포장의 자중을 고려하고 시험도로가 위치한 경기도 여주 지역 콘크리트 슬래브의 온도구배를 적용한 후 윤하중을 재하하였다. 각 하중조합에 대해 최대인장 응력이 발생하는 위치와 이때의 윤하중 위치를 찾아냈다. 이를 통해 최대인장응력을 감소시킬 수 있는 줄눈 위치를 찾아내고 암거 크기 별로 상부에 위치하는 슬래브의 적정 길이를 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.226-234
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• 2011

해양환경 하에서 염화물의 침투를 억제하여 부식 위험을 최소화함으로써 콘크리트 구조물의 공용기간을 연장할 수 있다. 효과적으로 구조물을 관리하기 위해 적절하게 유지관리하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 효과적인 유지관리 전략을 세우기 위한 보수된 구조물의 유지관리비용 평가와 연계하여 구조물의 사용수명을 정량적으로 평가하는 방법을 제안하였다. Fick의 제2법칙으로부터 Crank-Nicolson법에 기초한 유한 차분법을 제안하여 보수되지 않은 콘크리트 구조물과 보수된 콘크리트 구조물의 염화물 이온 분포를 예측하였다. 이를 이용하여 보수에 의해 연장 가능한 사용수명과 목표한 공용기간 동안에 필요한 보수 횟수를 평가하였다. 게다가 보수 횟수와 콘크리트 교체 비용을 고려하여 총 유지관리 비용을 산출하였다. 마지막으로 제안된 방법의 적용성 검토를 위해 수치해석 예제를 제시하였다.

• Computers and Concrete
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• 제12권5호
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• pp.669-680
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• 2013

This paper unveils a new computer based stabilization methodology for automated modeling analysis and its experimental verification for corrosion in reinforced concrete structures under the effect of varying oxygen concentration. Various corrosion cells with different concrete compositions under four different environmental conditions (air dry, submerged, 95% R.H and alternate wetting-drying) have been investigated under controlled laboratory conditions. The results of these laboratory tests were utilized with an automated computer-aided simulation model. This model based on mass and energy stabilization through the porous media for the corrosion process was coupled with modified stabilization methodology. By this coupling, it was possible to predict, maintain and transfer the influence of oxygen concentration on the corrosion rate of the reinforcement in concrete under various defined conditions satisfactorily. The variation in oxygen concentration available for corrosion reaction has been taken into account simulating the actual field conditions such as by varying concrete cover depth, relative humidity, water-cement ratio etc. The modeling task has been incorporated by the use of a computer based durability model as a finite element computational approach for stabilizing the effect of oxygen on corrosion of reinforced concrete structures.

• Advances in Computational Design
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• 제2권2호
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• pp.147-168
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• 2017

Over the past couple decades, externally bonded fiber reinforced polymer (FRP) composites have emerged as a repair and strengthening material for many concrete infrastructure applications. This paper presents an analytical investigation of the use of carbon FRP (CFRP) for a specific problem that occurs in concrete bridge girders wherein the girder ends are damaged by excessive exposure to deicing salts and numerous freezing/thawing cycles. A 3D finite element (FE) model of a full scale prestressed concrete (PC) I-girder is used to investigate the effect of damage to the cover concrete and stirrups in the end region of the girder. Parametric studies are performed using externally bonded CFRP shear laminates to determine the most effective repair schemes for the damaged end region under a short shear span-to-depth ratio. Experimental results on shear pull off tests of CFRP laminates that have undergone accelerated aging are used to calibrate a bond stress-slip model for the interface between the FRP and concrete substrate and approximate the reduced bond stress-slip properties associated with exposure to the environment that causes this type of end region damage. The results of these analyses indicate that this particular application of this material can be effective in recovering the original strength of PC bridge girders with damaged end regions, even after environmental aging.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2001년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.123-128
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• 2001

This study was performed to find out variation of carbonation progress of agricultural hydraulic concrete structures along the used years with using Thermo Gravimetric analysis/Differential Thermal Analysis(TG/DTA) and Indicator(phenolphthalein). In this study some conclusions such as follows were derived. Firstly, The result that the age of structures and the content of $Ca(OH)_{2}\;and\;CaCO_{3}$ in concrete have proportional relationships was found in the method of TG/DTA. This relational functions could be used to estimate remain lifetime of structures, obtaining the limits of the content of $CaCO_{3}$ in concrete which reinforcement corrosion could be occurred with breaking protection cover of alkalinity. Second, if the result of strength, voids, permeability characteristics could be combined with this relational function this may be able to be used as a new more accurate assessment technique for the quality of concrete than current usual methods. Third, environmental affect could be more superintendent for concrete carbonation than the age of agricultural hydration structures. Forth, It is difficult to estimate the used year of agricultural hydraulic concrete structures with the carbonation depth measured by indicator method. Finally, the accuracy of this relational function could be decided to be upgraded with continue analysis for more structures.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.39-46
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• 2007

본 연구에서는 최근 국내에서 신기술 등으로 인증되어 활용되고 있는 보수재료 공법을 적용한 폭로시험체를 제작한 후, 해양환경 및 일반 대기환경 하에서 장기폭로실험에 의한 정량적 폭로실험 데이터를 확보함으로서 향후 성능저하된 철근콘크리트 구조물의 보수재료 공법 성능평가 방법 및 품질관리기준 확립을 위한 기초 자료를 제시하고자 하였다. 해양 및 일반 대기환경 하에서 폭로재령 30개월까지 폭로실험을 실시한 결과 탄산화 및 염화물이온 침투 깊이는 피복두께에 비해 매우 적게 침투하였으며, 철근의 부식 면적과 부식 속도 결과를 토대로 폭로재령 30개월까지 철근 부식의 주된 원인은 내재 염화물량 및 매크로셀에 의한 부식이 가장 큰 원인으로 판단된다. 향후 폭로시험체의 지속적인 평가를 통하여 정량적인 폭로실험 데이터를 확보함으로서 보수재료 공법 성능 평가 방법 및 품질 관리 기준 확립을 위한 기초 자료를 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.239-246
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• 2004

콘크리트의 구조물의 내구성을 향상시키기 위해서는 W/C의 감소, 피복두께의 증가, 혼화재의 사용 등을 예로 들 수 있다. 특히, 혼화재를 사용한 경우 콘크리트의 수밀성이 향상되고 구조체의 내구성이 향상되는 것으로 보고되고 있으나 염소이온 확산에 대해서는 보다 체계적인 연구를 수행할 필요가 있다. 또한 혼화재를 사용한 콘크리트의 경우, 혼화재 종류에 따라 포졸란반응 및 잠재수경성 등에 의해 콘크리트 내부조직의 변화가 발생하므로 콘크리트의 염소이온 확산에 대한 보다 정확한 평가를 위해서는 콘크리트 내부의 조직을 평가할 수 있는 요소들을 고려해야 한다. 이에 본 연구에서는 혼화재를 사용한 콘크리트의 내구수명을 평가하기 위한 연구의 일환으로 콘크리트의 압축강도, 공극률, 투기성을 물리적 특성으로 설정하고 이들과 염소이온 확산계수와의 관계를 분석하였다.