• Advances in concrete construction
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• 제5권2호
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• pp.117-143
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• 2017

The attack of environmental aggressive agents progressively reduces the structural reliability of buildings and infrastructures and, in the worst exposition conditions, may even lead to their collapse in the long period. A change in the material and sectional characteristics of a structural element, due to the environmental damaging effects, changes its mechanical behaviour and varies both the internal stress redistribution and the kinematics through which it reaches its ultimate state. To identify such a behaviour, the evolution of both the damaging process and its mechanical consequences have to be taken into account. This paper presents a computational approach for the analysis of reinforced and prestressed concrete elements under sustained loading conditions and subjected to given damaging scenarios. The effects of the diffusion of aggressive agents, of the onset and development of the corrosion state in the reinforcement and the corresponding mechanical response are studied. As known, the corrosion on the reinforcing bars influences the damaging rate in the cracking pattern evolution; hence, the damage development and the mechanical behaviours are considered as coupled phenomena. The reliability of such an approach is validated in modelling the diffusion of the aggressive agents and the changes in the mechanical response of simple structural elements whose experimental behaviour is reported in Literature. A second set of analyses studies the effects of the corrosion of the tendons of a P.C. beam and explores potentially unexpected structural responses caused by corrosion under different aggressive exposition. The role of the different types and of the different positions of the damaging agents is discussed. In particular, it is shown how the collapse mode of the beam may switch from flexural to shear type, in case corrosion is caused by a localized chloride attack in the shear span.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.60-68
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• 2018

주택법에 근거하여 철근콘크리트 공동주택의 리모델링 시 최대 3개층의 수직증축 및 기존 세대수의 15%까지 증축이 가능하게 되었다. 수직증축 리모델링 가능 여부는 안전진단 기준 및 매뉴얼을 바탕으로 기울기 및 침하, 내하력, 내구성 평가 부문에 대한 조사를 통하여 평가하고 판정하도록 되어 있다. 그러나 현행 증축형 리모델링 안전진단 기준 및 매뉴얼은 재건축 안전진단 기준과 비교하여 조사대상표본 수를 증대시키는 등 보수적인 것으로 평가되고 있으며, 특히 내구성 평가 부문에 검토 및 개선이 필요한 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 수도권 지역 공동주택의 증축형 리모델링 안전진단 조사 사례에 대한 내구성 조사 항목 중 콘크리트 탄산화를 대상으로 통계적인 수법에 의해 표본 수 합리화 방안을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.197-205
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• 2020

주택법(2014년)에 근거하여 철근콘크리트 공동주택의 리모델링 시 수직 및 세대수 증축이 가능하게 되었다. 수직증축 리모델링 가능 여부는 안전진단 기준 및 매뉴얼을 바탕으로 기울기 및 침하, 내하력, 내구성 평가 부문에 대한 평가를 통하여 판정하도록 되어 있다. 그러나 증축형 리모델링 기준 및 매뉴얼 제정 당시, 국내에서는 수직증축 리모델링 안전진단 사례가 전무하여 평가기준 등에 대한 공학적 근거 제시에 한계가 있었으며, 특히 내구성 평가 기준에 대한 합리화 및 관련 기준과의 부합을 위한 개선이 필요한 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 국내외 내구성 관련 기준을 근거로 콘크리트 탄산화, 염분함유량, 균열, 철근부식, 표면노후도의 허용치와 평가기준에 대한 검토·분석을 통하여 수직증축형 리모델링 안전진단 내구성 평가방법의 합리화 방안을 제시하였다.

• Advances in concrete construction
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• 제1권3호
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• pp.201-213
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• 2013

While recognizing the problem of reinforcement corrosion and premature structural deterioration of reinforced concrete (RC) structures as a combined effect of mechanical and environmental actions (carbonation, ingress of chlorides), emphasis is given on the effect of the latter, as most severe and unpredictable action. In this study, a simulation tool, based on proven predictive models utilizing principles of chemical and material engineering, for the estimation of concrete service life is applied on an existing reinforced concrete bridge (${\O}$resund Link) located in a chloride environment. After a brief introduction to the structure of the models used, emphasis is given on the physicochemical processes in concrete leading to chloride induced corrosion of the embedded reinforcement. By taking under consideration the concrete, structural and environmental properties of the bridge investigated, an accurate prediction of its service life is taking place. It was observed that the proposed, and already used, relationship of service lifetime- cover is almost identical with a mean line between the lines derived from the minimum and maximum critical values considered for corrosion initiation. Thus, an excellent agreement with the project specifications is observed despite the different ways used to approach the problem. Furthermore, different scenarios of concrete cover failure, in the case when a coating is utilized, and extreme deicing salts attack are also investigated.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.275-276
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• 2009

본 논문에서는 중성화에 노출된 콘크리트 구조불의 내구성을 예측하기 위한 새로운 접근 방법을 제시한다. 이 예측 방법은, 새로운 계측 데이터 있을 때 베이스 이론에 근거하여 지속적으로 업데이팅 을 할 수 있다. 모델 매개변수의 확률론적인 특성이 고려된다. 염해 해석 모델의 절차는 라틴 하이퍼 큐브 샘플 추출법으로 간단하게 정리되고 이를 통해 얻는 표본으로 결정된다. 이러한 새로운 방법은 중요한 콘크리트 구조물을 설계하기에 아주 유용하고 모니터링을 통한 실 콘크리트 구조물의 잔존수명을 예측 할 수 있다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2017년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.165-166
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• 2017

Corrosion of reinforcement is the main factors affecting the durability of reinforced concrete in the world which lead to the failure of structures of reinforced concrete buildings. In this research, mixed brucite(Mg(OH)₂) into ordinary portland cement paste in ratio of 5, 10 and 15% as a kind of CO₂ fixation material. Samples were exposed to an accelerated carbonation enslavement of 20% CO₂ concentration, 60% relative humidity, and a temperature of 20℃ until tested at 3d, 7d, 14d and 28d. After 28d CO₂ accelerated curing, in the paste containing MH megnesian calcite was found by XRD and SEM-EDX. Meanwhile, paste containing Mg(OH)₂ exhibit the better pore distribution than ordinary portland cement paste and relatively good compressive strength.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권2호
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• pp.197-206
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• 2023

The deterioration caused by chloride penetration and carbonation plays a significant role in a concrete structure in a marine environment. The chloride corrosion in some marine concrete structures is invisible but can be dangerous in a sudden collapse. Therefore, as a novelty, this research investigates the ability of a non-destructive damage detection method named the Power Spectral Density (PSD) to diagnose damages caused only by chloride ions in concrete structures. Furthermore, the accuracy of this method in estimating the amount of annual damage caused by chloride in various parts and positions exposed to seawater was investigated. For this purpose, the RC Arosa bridge in Spain, which connects the island to the mainland via seawater, was numerically modeled and analyzed. As the first step, each element's bridge position was calculated, along with the chloride corrosion percentage in the reinforcements. The next step predicted the existence, location, and timing of damage to the entire concrete part of the bridge based on the amount of rebar corrosion each year. The PSD method was used to monitor the annual loss of reinforcement cross-section area, changes in dynamic characteristics such as stiffness and mass, and each year of the bridge structure's life using sensitivity equations and the linear least squares algorithm. This study showed that using different approaches to the PSD method based on rebar chloride corrosion and assuming 10% errors in software analysis can help predict the location and almost exact amount of damage zones over time.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.148-160
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• 2012

본 연구에서는 콘크리트 구조물의 합리적인 압축강도 및 탄산화 예측식을 제안하고, 이 제안식의 현장적용을 통한 보다 효율적인 터널 진단 및 유지관리 기법을 개발하였다. 이를 위하여 공용연수가 약 30년 이상 경과하였으며, 약 15년 동안 수회에 걸친 진단 및 점검으로 무수히 많은 현장 내구성 측정 데이터가 축적된 서울메트로를 대상 시설물로 선정하였다. 압축강도 및 탄산화 분석결과 80% 이상의 정확도를 확보하는 각각의 예측식을 도출하였으며, 기존 제안식과의 비교분석을 통하여 본 연구 제안식의 신뢰도를 확인하였다. 또한 제안식의 현장적용 결과 압축강도 및 탄산화 깊이에 대한 예측치의 평균오차율이 약 20%내외로서 80% 이상의 높은 정확도를 확보하는 것으로 분석되어 현장적용의 적합성을 확인하였다. 현장조사 전 내구성 예측 맵(Map)을 활용한 효율적인 유지관리 기법을 개발하였다. 예측 맵(Map) 활용 시 진단기술자 및 시설물 담당자는 설계기준강도에 미달되거나 탄산화로 철근부식 가능성이 높은 취약부위를 한 눈에 파악할 수 있으므로 일일이 조사를 수행하는 과정에서 취약부위를 도출해야 하는 현 조사기법 보다 효과적으로 터널 조사 및 유지관리를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.179-189
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• 2005

철근콘크리트 구조물의 성능저하와 관련되어 외부염소이온의 침투에 따른 철근부식은 가장 빈번하게 발생하는 현상으로 이에 따른 사용수명의 예측을 위해서는 Fick의 확산법칙을 이용한 염소이온 확산해석 방법에 대해 많은 연구가 수행되어왔다. 그러나, 탄산화가 복합적으로 작용하는 경우에 대한 연구는 최근에 이르러 수행되고 있는 실정이며 이에 따라 본 연구에서는 탄산화가 복합적으로 작용하는 경우 외부염소이온 침투에 대한 실험결과와 Fick의 확산방정식에 따른 예측결과를 비교하여 이의 타당성을 검토하였다. 이 경우 Fick의 확산방정식에 따른 깊이별 염소이온농도 예측결과는 탄산화 영역에서의 염소이온 해리에 따른 염소이온 침투촉진 현상을 적절히 반영하지 못하고 있는 것으로 나타났다. 그러나, 침지실험으로부터 구한 표면염소이온 농도 및 염소이온 확산계수를 사용하는 경우 탄산화 영역보다 깊은 영역에서의 염소이온농도는 실험결과와 비교적 일치하였다. 한편, 전기적인 촉진법에 의해 구한 염소이온 확산계수를 Fick의 확산방정식에 사용하는 경우 단순 건습반복 실험에 따른 깊이별 염소이온농도는 적절히 예측할 수 있지만 탄산화가 복합적으로 작용하는 경우에 예측된 염소이온농도는 실험결과와 많은 차이를 나타내었다. 이로부터 탄산화가 복합적으로 작용하는 경우 외부염소이온 침투정도를 조기에 예측하기 위해서는 콘크리트의 염소이온 확산계수를 적절히 측정하기 위한 새로운 방법이 요구되는 것을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.39-46
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• 2020

탄산화는 콘크리트 내부로 이산화탄소가 확산되어 매립 철근에 부식을 유발함으로서 콘크리트 구조물의 구조적, 재료적 성능을 저하시키는 열화 현상이다. 결정론적인 방법을 통한 내구수명 평가는 일반적이지만, 하중 및 콜드 조인트 효과를 고려한 확률론적 내구수명 평가에 대한 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 확률 변수를 피복 두께, 이산화탄소 확산계수, 외부 이산화탄소 농도, 내부 수화물 반응량으로 정의하고 취약부와 하중 조건을 고려한 확률론적 내구수명 도출을 MCS (Monte Carlo Simulation) 기법을 통해서 진행하였다. 각 확률 변수의 평균을 1.0 ~ 3.0배로 변화시키고, 변동계수를 0.1 ~ 0.2까지 변화시키면서 내구수명을 평가하였다. 분석한 결과 피복 두께에서 47.7%의 내구수명 감소율을, 이산화탄소 확산계수에서 11.4%의 내구수명 감소율을 나타내었다. 파괴 하중에 30% 및 60%의 압축 및 인장 하중을 고려한 결과, 콜드 조인트가 고려된 경우 GGBFS 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 탄산화에 대한 높은 저항성을 보였으며, 인장 영역에서는 사용 재료에 상관없이 선형적으로 내구수명 감소가 평가되었다. 또한 압축 하중 60% 조건에는 미세 균열의 진전으로 인해, 모든 조건에서 빠르게 내구수명이 감소하였다.