• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.46-55
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• 2021

콘크리트 구조물은 외부 극한기후환경에 노출 될 경우 공용년수가 증가할수록 다양한 문제점들이 발생할 수 있다. 이러한 문제들 중 최근 가장 문제가 되고 있는 폭우, 폭설과 같은 극한 기후요소의 작용으로 동결융해 현상이 발생한다. 본 연구에서는 서울의 경우, 동결융해가 발생하는 기간 동안에 매우 건조한 날씨를 나타내기 때문에 KS F 2456 를 참고하여 콘크리트의 기중 급속 동결 융해 시험법을 제시하였다. 콘크리트 공시체 및 철근콘크리트 휨 부재를 제작하여 0, 100, 200, 300 사이클의 기중 급속 동결 융해를 수행하였으며 성능 평가를 통해 각 실험체의 재료 및 부재 단위에서의 성능 저하를 확인하였다. 300사이클까지 기중 급속 동결 융해를 수행한 설계 강도 24 MPa의 콘크리트 압축 강도는 5.24 MPa(21%) 만큼 감소하며, 기중 급속 동결 융해가 진행될수록 콘크리트의 재료적 강도 감소에 의해 철근콘크리트 휨 부재의 철근의 응력 부담이 증가되어 지진과 같은 외력 발생에 따른 구조물의 에너지 흡수(소산) 능력이 감소한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.155-162
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• 2012

해수에 노출된 콘크리트 구조물은 시간의 경과에 따라 철근부식이 야기될 수 있으며, 이는 구조적인 성능저하로 진전된다. 1단계 연구에서 도출된 해수전착시스템의 개발을 통하여 2단계 연구에서는 해수전착 코팅된 철근 및 코팅철근을 사용한 RC 콘크리트 부재의 구조적, 내구적 성능이 평가되었다. 내구적 성능평가에서는 반전위 측정이 수행되었는데, 코팅된 철근은 일반철근의 35%수준의 부식속도를 가지고 있었으므로 높은 내부식성을 확보하고 있었다. 구조실험에서는 직접인장시험, 부착력시험, RC 부재를 이용한 휨 및 전단시험이 수행되었다. 인장강도 시험에서는 3.2%, 부착성능에서는 8.8%의 강도 증가가 코팅된 철근에서 평가되었다. RC보에 대한 실험에서는 최대하중 및 파괴형태는 두가지 경우에서 거의 동일하게 평가되었다. 해수전착된 시편은 철근주위에 콘크리트와 비슷한 화합물(수산화마그네슘, 탄산칼슘)이 형성되므로 부착력 및 강도를 일부 증가시키는 것으로 평가되었다. 해수전착철근은 피로, 내충격성, 장기침지실험 등을 통하여 성능이 입증되면 더욱 활발하게 사용될 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.139-146
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• 2009

본 연구에서는 외부프리스트레스 탄소섬유판에 의한 보강기술에서 긴장력을 포함하는 지속하중이 작용하였을 때의 장기거동을 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 지속하중 도입을 위한 실험계획은 탄소섬유판에 직접 인장력을 도입하는 직접 지속하중 방식과 휨 실험체를 통한 휨 지속하중으로 구분하여 실시하였다. 직접 지속하중에 의한 실험은 탄소섬유판의 종류별로 약 700일에 걸쳐 실시하여 탄소섬유판의 장기 크리프/릴렉세이션 등의 변형을 주로 평가하였으며, 휨 지속하중 실험에서는 탄소섬유판의 정착시 정착장치에서의 슬립량을 주로 평가하기 위해 약 90일 간으로 수행되었다. 일방향 탄소섬유판에 대한 2년간의 지속하중 실험 결과에 의하면, 탄소섬유판의 크리프나 릴렉세이션과 같은 재료자체의 변형 및 정착장치에서의 슬립에 기인한 응력손실은 적은 것으로 나타났다. 그러나, 강판매입형 탄소섬유판은 강판의 항복변형률을 초과하여 도입된 긴장력으로 인하여 재료 자체의 변형에 의한 자체 응력손실이 발생되었으므로 이에 대한 보완이 필요한 것으로 판단된다. 아울러, 탄소섬유판의 정착과정에 발생되는 긴장력의 즉시 손실량은 응력도입 초기의 약 10% 정도이므로 프리스트레스의 도입시에는 이를 고려하여 긴장력을 결정할 필요성이 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.765-772
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• 2008

철근콘크리트 구조물은 일반적으로 재료적 특성에 따른 크리프 및 건조수축으로 인하여 장기변형이 발생하며, 이러한 변형으로 인한 구조물의 처짐을 허용 한계 이하로 유지시키는 것이 사용성 확보 측면에서 중요하다 할 수 있다. 노후된 RC보의 성능 개선을 위하여 다양항 보수 보강 방법이 사용되고 있으며 이중 대표적인 방법으로 FRP 외부부착 공법이 있다. 재료적인 성질이 우수한 FRP는 RC구조물의 보강 재료로써 현재 널리 사용되고 있으며, 일시적인 하중 뿐만 아니라 지속 하중 하에서도 향상된 보강 성능을 제공해야 한다. 따라서 FRP가 외부 부착된 RC 부재에 지속 하중이 작용할 때 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 영향으로 인한 시간 의존적 장기 거동을 정확히 예측하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐 예측을 위해서, CFRP와 GFRP로 보강된 실험체를 제작하고, 25 kN의 지속하중을 470일간 가하여 시간 변화에 따른 처짐을 측정하였다. 또한, 이러한 처짐의 예측을 위하여 ACI-209 code 및 CEB-FIP code에 근거하여 크리프계수와 건조수축변형률을 산정하였으며, EMM과 AEMM을 사용한 ACI-318기준, Branson's method 그리고, Mayer's method를 사용하여 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐을 예측하였다. 실험 결과, CFRP보 보강된 실험체가 가장 높은 장기 사용성을 보였으며, Mayer's method가 장기처짐에 대한 실험값을 가장 근사하게 예측한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.301-310
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• 2006

탄소섬유보강재(CFRP)는 부식에 대한 저항성과 작은 중량에도 불구하고 높은 강도와 강성을 가지고 있어 토목구조물의 보강에 적합하다. 콘크리트 구조물 보강분야에 CFRP의 적용은 보강이 필요한 구조물들이 점점 증가하면서 점차적으로 확대되고 있다. 그러나, CFRP판을 표면에 부착하는 표면부착 공법으로 보강된 RC 부재들은 설계 시 예상되는 파괴하중보다 작은 하중에서 조기파괴가 발생하게 되어 새로운 보강방법의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 표면부착공법의 문제점은 CFRP판을 부착하기 전 긴장력을 도입함으로써 해결될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 길이가 3.3 m인 21개의 실험체를 CFRP판 을 이용하여 보강한 후에 4점 휨실험을 실시하였다. CFRP판은 긴장하지 않거나 CFRP판의 변형률을 0.4-0.8%까지 긴장하여 부착하였다. 단부정착 장치를 설치한 모든 실험체는 프리스트레싱 수준과 관계없이 CFRP판의 파단으로 파괴되었으나, 단 부정착 장치가 없는 실험체는 조기 부착파괴로 인해 탄소판이 콘크리트로부터 탈락하면서 파괴되었다. 균열 발생 하중은 프리스트레싱 수준과 비례적인 관계에 있었으나, 프리스트레스를 가한 CFRP판으로 보강한 실험체의 최대하중은 프리스트레싱 수준의 영향을 크게 받지 않았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.144-152
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• 2016

본 논문은 단차가 있는 철근콘크리트 보에서 인장을 받는 하부 철근의 겹침이음 상세에 고강도 갈고리 철근 및 확대머리 철근을 사용하기 위하여 겹침이음 성능평가를 위한 실험적 연구결과를 다룬다. 겹침이음길이와 겹침이음구간내 스터럽 보강유무를 주요 변수로 한 실험을 통하여, 파괴유형, 초기강성, 최대내력, 변형성능 등을 분석하였고, KCI2012 정착설계식을 모델로 한 이론내력과 비교하였다. 그 결과, 모든 실험체들에서 확대머리 철근이 위치한 배근 방향으로 발생한 균열에 의하여 최종파괴가 나타났고, 초기 강성 및 휨균열 이후의 강성이 유사하게 나타났다. 스터럽 보강되지 않은 실험체에 대하여 HS 계열 실험체들은 겹침이음길이가 25% 증가할 때, 최대 실험내력은 11.8~18.1% 증가한 반면에, HH 계열 실험체들은 확대머리 철근의 프라이아웃거동에 의한 파괴로 내력 증가의 효과가 없었다. 현행 KCI2012에 의한 정착길이 설계식을 바탕으로 B급 겹침이음과 스터럽보강에 따른 감소계수 0.8을 고려하여 이론 겹침이음내력을 산정한 결과, HS 계열실험체는 이론 내력이 실험내력을 안전측으로 평가하고 있다. 반면에 스터럽이 보강되지 않은 HH 계열 실험체들은 이론내력이 실험내력을 불안전측으로 평가하고 있어 겹침이음 구간 내 스터럽 보강을 하여야 할 것으로 사료된다.