• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.154-160
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• 2021

최근에는 도심속에서 공사가 진행되는 경우가 크게 늘고 있는데, 이로 인해 기존 구조물 인근에서 공사에 의한 인위적인 진동이 자주 발생하기도 하고, 산업단지의 경우는 주변 기계류 작동 등에 의해서도 진동이 야기되어 문제가 발생하기도 한다. 한편, 구조물을 구성하고 있는 일반 콘크리트의 경우, 진동에 대한 감쇠성능이 작아, 구조물에 발생하는 진동뿐만 아니라 지반진동과 같이 외부로부터 구조물로 전달되는 다양한 진동을 차단하는데 어려움이 따른다. 이러한 지반을 통해 구조물로 전달되는 진동을 차단하기 위해서, 최근 폴리머 콘크리트를 활용하여 댐핑 성능을 크게 증가시킨 고 감쇠 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 폴리머 콘크리트는 압축, 휨, 인장강도 등의 물리적 특성과 동적 특성이 매우 우수한 것으로 알려져 있어, 지반과 접한 구조물과 같이 큰 압력에 저항하면서 진동저감이 요구되는 구조물에의 폭넓은 활용이 기대되는 구조재료라 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 폴리머 콘크리트의 지반진동 저감성능을 검토하기 위하여, 일반 콘크리트, 폴리우레탄 패드, 발포고무 패드와의 성능을 비교하였으며, 동적 특성으로 주파수 응답함수와 진동가속도에 대한 검토를 진행하여, 폴리머 콘크리트와 각각의 재료가 지하구조물에 적용될 경우의 동적 특성을 비교 검증한 후, 실 구조물에의 적용 가능성에 대해 검토하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.24-31
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• 2021

기존 H형강을 활용한 방음터널의 경우 높은 중량으로 하부구조에 많은 부담을 주기 때문에 경량화된 구조와 안정성을 모두 갖춘 신형식 거더 개발이 필요하다. 본 논문에서는 H 형강 플랜지를 상/하현재로 대체하고, 복부판에 공동단면을 적용하여 새로운 방음 터널 거더 설계를 제안한다. 최적의 형상을 개발하기 위해 비지지 비율과 공극 단면 형상에 따른 구조물의 거동을 분석하였다. 비지지구간 비율이 감소할수록, 비지지구간 개수가 증가할수록 거더에 작용하는 축력이 증가하고 모멘트는 감소하였다. 또한, 복부판 공동 단면의 타원 장축의 길이가 길수록 응력집중계수가 감소하는 결과를 확인하였다. 방음터널 거더의 비지지구간 비율이 0.4, 비지지구간 개수가 16이고 복부판의 형상이 E180 단면일 때의 조합이 가장 유리하지만, 방음판에 대한 시공성을 고려하여 실제 방음터널의 최적 설계로 최대 비지지구간 개수를 13, 비지지구간 비율을 0.7로 채택하였다. 최적 매개변수를 적용한 아치형 거더 분석 결과, 복부판 공동단면의 장축의 길이가 길수록 구조적 효율과 경제성이 증가하지만, 단면부의 공동 단면의 장축 길이가 일정 구간 이상으로 커지면 최대처짐에 불리함을 확인하였다. 3개의 아치형 거더를 연결한 신형식 방음터널의 좌굴 안전성을 평가하여 좌굴에 있어 설계 하중에 비해 약 3.7배 이상 구조적 안전성을 확보하고 있는 것을 확인하였다. 경량화와 안전성을 동시에 만족하는 최적 설계를 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.262-269
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• 2021

본 논문은 SD700 확대머리철근의 겹침이음을 이용한 단차가 있는 보의 접합상세를 개발하기 위하여 실시한 구조성능평가 실험결과를 나타낸다. 실험변수는 주철근의 겹침이음길이, 철근 항복강도, 단부정착상세 등이다. 모든 실험체에 대하여 춤이 작은 보(B2)의 하부 주철근은 확대머리철근을 적용하였으며, 춤이 큰 보(B1)의 하부 주철근은 일자형 확대머리철근, 90° 갈고리형 확대머리철근 등 두 가지 상세로 이음방법을 적용하였다. 실험결과, SD500과 SD600을 적용한 실험체들은 겹침이음부에서 모두 휨파괴되었으며, 이로 인하여 최대내력은 유사하게 나타났다. SD500을 적용한 실험체들에 대하여, B1의 주철근을 90°갈고리형 확대머리철근으로 적용한 상세가 확대머리철근에 비하여 겹침이음부의 수평균열을 억제하였다. SD700의 확대머리철근을 사용한 실험체는 취성적인 정착파괴가 나타났으며, 겹침이음길이의 증가에 따라 최대내력이 증가하였다. SD700의 확대머리철근을 사용한 실험체들은 실험체정착길이/이론정착길이에 대한 실험내력/이론내력이 ACI 318-19 식은 1.30~1.48로 나타났으며, KDS-2021 식은 1.14~1.30로 평가되었다. 이를 볼 때, ACI 318-19 산정식이 보다 보수적으로 정착길이를 평가함으로써 더 큰 안전율을 가지고 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.173-181
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• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.492-498
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• 2021

본 논문에서는 철근 콘크리트 구조 벽체에 대한 전자파 차폐성능 측정시스템을 이용한 전자파 투과율을 분석하였다. 최근 철근 콘크리트 벽체 조건에 대한 전자파 차폐 기술이 연구되고 있으며, 단위 셀 크기의 시험시편에 대한 차폐 성능 시험이 진행되고 있다. 그러나, 단위셀 크기의 시험은 차폐성능 측정범위가 부족하고, 실제 콘크리트 벽체 조건을 반영하기 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 이에 대하여 실제 벽체와 유사한 크기와 구조의 2.2m × 2.2m 크기의 대형 벽체 시험시편을 측정할 수 있는 차폐성능 측정 시스템을 구성하였다. 측정 시스템 검증을 위하여 일반 철근 콘크리트 시험시편을 선정하여 실제 차폐성능 측정과 수치해석을 진행하였다. 평가 주파수 범위인 75MHz~2GHz에서 시험결과와 수치해석 결과가 서로 유사한 경향성을 보임이 확인되어 본 차폐성능 측정 시스템이 유효함을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.193-198
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• 2021

이 연구에서는 3D 프린팅 복합재료의 레올로지 특성과 출력 패턴에 따른 적층 시험체의 압축강도 특성을 평가하였다. 레올로지 측정결과, 압출 후 60분 후부터 급격한 재료 변화가 나타났으며, 배합직후 대비 1.4배 높은 항복응력과 14.94~25.62% 낮은 소성점도를 나타내었다. 실린더 몰드에 제작한 시험체와 적층 시험체의 압축강도를 비교하였으며, 적층 시험체의 출력패턴은 0°, 45°, 90°를 변수로 하였다. 재령 1~28일까지의 몰드 타설 시험체와 적층 시험체의 압축강도는 출력 패턴과 관계없이 유사한 성능을 나타내었다. 특히, 재령 28일에서는 모든 시험체의 초기 접선탄성계수와 최고 압축강도 및 최대 응력 시 변형률은 거의 동일하게 나타났다. X-ray CT분석을 통한 적층 시험체의 계면 분석결과, 압축강도 측정 후의 시험체의 적층 계면에서의 균열이 발생하지 않은 것을 확인하였으며, 이는 적층 시험체 내의 각각의 계면이 일체화 거동을 한 것으로 판단할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.50-59
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• 2021

현재 공용중인 교량에 대한 재하시험으로 계측한 응답과 초기해석모델의 해석 응답을 비교하여 응답보정계수를 계산하고, 이 모델을 사용하여 내하율과 내하력을 평가하는 방법을 적용하고 있다. 그러나 이러한 응답보정계수는 계측 위치와 하중 조건에 따라 변동하는 값을 준다. 특히 초기해석모델이 교량의 거동에 합당하지 않은 경우, 그 변동 폭이 크며 보정된 모델에 의한 해석 응답이 계측된 응답과 동떨어진 결과를 줄 수 있다. 본 연구에서는 저속으로 주행하는 차량의 다양한 하중 조건에서 동적 성분을 제거한 정적 응답을 얻기 위해 의사정적재하시험법을 적용하였다. 두 개의 유사한 PSC-I 거더교에서 정적 응답을 계측하고, 두 교량 각각에 대한 변위와 변형률에 대한 응답보정계수를 계산하였다. 초기해석모델이 제대로 설정되어 있지 않다면, 평균적으로 구한 응답보정계수로 보정한 모델의 해석 응답이 계측 응답과 오차범위 내에 들어오는지 않음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.56-64
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• 2021

구조체 열화, 손상 등에 의해 발생하는 누수는 동결융해에 의한 체적 변화를 유발하는 주요 원인 중 하나이며, 콘크리트 내부의 미세균열, 표면 스케일링 등을 유발한다. 이러한 손상은 염화물 등 외기 유해물질 침투 및 확산을 가속화시킨다. 시설물 성능평가 세부지침(2020)에서 피복 콘크리트 품질과 동해환경 지표가 새롭게 제시되었으며, 피복 콘크리트 품질은 반발경도시험으로, 동해환경은 동결융해 싸이클 수로 평가한다. 본 논문에서는 빠른 동특성 기반 초음파 비선형성을 통해 동결융해에 의한 초기 미세손상을 평가하고자 하였다. 서로 다른 물-시멘트비(40%, 60%)와 공기량(1.5%, 3.0%)을 가지는 콘크리트 시험체를 제작하고, 동결융해 싸이클 수를 증가시키며 압축강도, 반발경도, 상대동 탄성계수, 초음파 비선형성을 측정하였으며, SEM을 활용하여 미세균열 발생 및 진전을 분석하였다. 그 결과, 상대동탄성계수 및 반발경도로는 확인이 어려웠던 초기 미세손상을 공진주파수 비선형성 측정을 통해 탐지할 수 있었으며, 콘크리트의 동결융해 저항성능을 예측할 수 있다는 가능성을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.633-641
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• 2021

본 연구에서는 철강산업 부산물인 제강슬래그 및 폐아스팔트 콘크리트포장 파쇄물인 순환골재를 사용하여 아스팔트 혼합물용 천연골재를 대체 가능성을 파악하고 제강슬래그를 활용한 아스팔트 혼합물의 공용성 평가를 수행하였다. 일반 WC-2와 Slag WC-2(R)에 대한 평가는 동일한 조건으로 수행하였으며, 수행기관은 국가 공인시험기관(KTR) 및 한국도로학회로 각 기관의 연구용역을 통해 평가되었다. 동적안정도, 동탄성계수, 피로균열 시험결과 슬래그 아스팔트 혼합물이 일반 아스팔트 혼합물에 비해 각각 140%, 저온·고온 487·350%, Low·Middle·High Stress Level 32·325·900% 증가하는 것으로 조사되었다. 함부르크 휠 트래킹 시험결과 두 가지 혼합물의 수분저항성이 우수한 것으로 조사되었으나, 슬래그 아스팔트 혼합물 시험결과에 변곡점이 없고 변위발생량이 낮아 일반 혼합물 대비 우수한 것으로 조사되었다. 장기공용성 평가(APT) 결과 슬래그 아스팔트 혼합물에서 소성변형 발생량이 6.5% 적게 발생하였으며, 표층, 기층 및 하부층의 압축량을 분석한 결과 슬래그 포장도로의 표층 소성변형 저항성이 45% 높게 조사되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.5-17
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• 2022

저수지 제방의 침투제어를 목적으로 설치하는 감압정의 성능은 감압정의 직경, 간격, 관통율, 지반의 투수계수, 기초지반 지층의 두께 등 다양한 변수에 의해 영향을 받는다. 따라서 침투수압 경감을 목적으로 감압정을 채택하는 경우 이러한 매개변수를 충분히 검토하여 감압정의 설치제원을 결정해야 한다. 본 연구에서는 저수지 제방의 침투제어를 위한 대책공법으로 제방의 하류부에 감압정과 제방의 상·하류부에 토목섬유 블랭킷(이하 블랭킷)을 병행하여 설치하는 경우 블랭킷의 길이가 감압정의 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 상·하류 블랭킷 길이-유량 관계에서 상류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정에서 배출되는 유량은 감소하며, 하류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 배출 유량은 증가하는 것으로 나타났다. 상·하류 블랭킷 길이-간격 관계에서 상류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 간격은 증가하며, 하류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 간격은 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 블랭킷과 감압정을 병행하여 설치함으로써 댐제방의 침투안정성을 확보하고자 하는 경우 침투유량의 배출을 최소화하고 감압정의 간격 확대를 통한 경제성 확보를 위해서는 상류의 블랭킷 길이 증가가 하류의 블랭킷 길이 증가보다 더 효율적인 것으로 나타났다.