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한국구조물진단유지관리공학회 논문집 KCI 등재 Journal of The Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection
- 발행기관 한국구조물진단유지관리공학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 2234-6937 (Print)2287-6979 (Online)
- 수록기간 1997 ~ 2020
- 주제분류 공학 > 안전공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 531DDC 624
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Vol.12. No.6. (2008년 11월) 22건
1.
2008.11
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본 연구는 실리카 퓸의 대체율을 4단계(시멘트 중량의 0, 5, 10 및 15%)로 달리하여 제조한 시멘트 모르타르의 황산마그네슘 침식 저항성을 평가하며, 침식에 의한 성능저하 원인을 조사하기 위하여 수행되었다. 실리카 퓸 혼합 모르타르를 5% 황산마그네슘 용액에 360일 동안 침지한 후, 재령별 압축강도 및 팽창을 측정하였으며, XRD, SEM 및 DSC와 같은 여러 기기분석법을 활용하여 침식에 의한 시멘트 경화체의 성능저하 원인을 고찰하였다. 실험 결과에 의하면, 실리카 퓸을 혼합한 시멘트 경화체의 황산마그네슘 침식은 주로 gypsum, thaumasite 및 brucite 등의 반응생성물과 깊은 관련이 있는 것으로 나타났다.
2.
2008.11
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외부 긴장재를 이용한 보강공법은 효과적인 보강기술의 하나로써 연구되고 있으며 그 적용사례가 증가하고 있다. 본 논문에서는 실험적 연구를 수행하여 외부긴장재로 보강된 강합성교량의 항복하중 및 극한하중에 대한 효과를 살펴보았다. 또한 긴장력, 편향부, 편심거리와 긴장재의 배치형상 등의 다양한 실험변수를 설정하여 외부긴장재를 이용한 공법의 보강효과를 정량적으로 분석하였다.
3.
2008.11
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본 연구에서 검토된 슬래브는 트러스 철근이 설치된 하프 프리캐스트 콘크리트(PC) 슬래브로서, 이러한 슬래브의 내력평가에 대한 몇몇 연구결과가 소개되었다. 하지만 합성슬래브의 내력평가에 대한 연구가 대부분이고 하프PC슬래브의 내력평가에 대한 연구는 적으며 특히, 트러스 높이에 따른 슬래브의 구조성능에 관한 연구는 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는, 트러스 철근이 설치된 하프PC슬래브의 구조성능을 검토하기 위하여 트러스 철근의 높이가 다른 세 종류의 슬래브를 제작하여 휨 실험을 실시하였다.
4.
2008.11
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기존 USD 평가법은 단순지지 PSC I형 거더교량의 프리스트레싱 상향력을 간과함에 따라 내하력을 보수적으로 평가할 수 밖에 없는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 프리스트레싱 상향력 효과가 적용된 수정 강도설계법(MUSD)이 제안되었으며, 동일 대상교량에 대해 적용하여 기존 내하력 평가법과 비교분석하였다. 또한 활하중 계수를 이용한 비선형 FRM 해석에 의한 내하율 평가방법이 새로 제안되어 기존 실험 및 해석적인 연구와의 비교를 통해 단순지지 PSC I형 거더교량에 적용가능한 합리적인 내하력 평가방법을 제시하였다. 평가결과, 본 연구에서 제안한 MUSD 내하력 평가법은 기존 USD 평가법에 비해 단순지지 PCS I형 거더교량의 내하율을 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 분석되었으며, 특히 비선형 유한요소 해석법에 의한 내하력 평가법은 PSC 교량구조물의 전반적인 구조거동 분석과 함께 해당 교량구조물의 내하력을 다각도로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.
5.
2008.11
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본 연구에서는 탄소섬유판이 표면 매입된 철근 콘크리트 보의 휨 거동 효과를 고찰하였다. 이를 위하여, 탄소섬유판이 표면 매입된 T 형 철근 콘크리트 보를 제작하여 실험을 수행하였다. 본 연구 결과, 표면매입(NSM) 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 휨 강성 및 극한강도는 섬유판으로 보강되지 않은 보에 비하여 크게 증진되며, 그 최대 증가율은 보강되지 않은 부재의 경우보다 약 247%로 나타났다. 위 철근콘크리트 부재의 파괴는 부재 길이 방향으로 섬유 소선이 풀리는 표면매입 탄소 섬유판의 파괴로 시작되며, 탄소섬유판의 파단이 이어지는 2차 파괴가 발생하였다. 표면매입 탄소섬유판은 콘크리트와의 완정한 합성거동을 유도하여 따라서 탄소섬유판을 표면에 매입하는 방식은 노후 구조물 보강방식으로 매우 효과적인 것으로 판단된다.
6.
2008.11
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시멘트 대체 재료로서 플라이애쉬의 사용은 시멘트 생산비용을 절감시키는 효과를 창출하였다. 반면에 플라이애쉬 혼입콘크리트는 OPC에 비해 상대적으로 긴 양생시간과 초기강도의 발현 저하를 들 수 있어 이의 해결을 위해 물리적 방법, 온도 및 화학적 방법 등과 같은 다양한 활성화 기술의 적용을 통하여 플라이애쉬 혼입 콘크리트의 수화를 가속시킬 수 있고, 콘크리트의 부식 저항성을 향상시킬 수가 있다. 본 연구에서는 10～40%의 치환률을 가진 활성화된 플라이애쉬 시편을 통해 개방 회로형 전위측정(Open circuit potential measurement)을 수행하였고, 투수시험, 급속염화물침투시험 및 SEM(Scanning electron microscopy)촬영을 통해 OPC 콘크리트와 비교․분석 하였다. 또한, 치환률의 임계범위 20～30%의 경우에 있어서 활성화된 플라이애쉬를 사용한 콘크리트가 열화저항성에 있어서 개선효과가 나타나고 있음을 확인하였다. 또한 플라이애쉬를 화학적으로 활성화시킨 경우가 본 연구에서 수행된 다른 활성화 방법들에 비해 더욱 좋은 결과를 나타나고 있음도 확인하였다.
7.
2008.11
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본 논문은 탄소섬유시트로 하면을 보강한 콘크리트 보에서 온도가 상승함에 따라 서로 다른 선팽창계수를 가지는 콘크리트와 탄소섬유시트 사이에 계면전단응력이 발생함으로 부착강도 평가 시 이를 고려하여야 함을 기술하고 있다. 선형탄성거동을 가정한 계면전단응력의 이론식과 모형 보의 온도변화실험을 통하여 변형률을 측정한 결과를 비교함으로써 이론해의 적용성을 확인하였으며, 이론식으로부터 30℃의 온도변화가 발생하는 경우 탄소섬유시트 부착계면에서 최대 0.91MPa의 전단응력이 발생되는 것으로 조사되었고 변화량이 10℃인 경우에서도 에폭시에 의한 부착강도의 10~15%의 응력이 추가적으로 발생하는 것으로 나타났다. 그러므로 탄소섬유시트로 콘크리트 구조물을 보수, 보강하는 경우 부착강도 평가 시 온도의 영향이 고려되어야 하며, 온도변화에 따른 장기간의 거동을 평가하는 노력이 필요한 것으로 판단된다.
8.
2008.11
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본 연구는 중진지역에서의 PC(precast conctete) 보-기둥 접합부의 새로운 모멘트-저항 시스템을 제안하는 것이다. 철근 이음형 접합부에서 연결재는 접합부를 관통하고, U형 하프 PC 보의 하부철근과 비접촉 겹칩이음으로 연결되어 있다. 비접촉 겹침이음에 대한 성능을 파악하기 위하여 실험적 연구와 해석적 연구가 수행되었다. 실험의 주요변수는 겹침길이, 연결재의 크기, 그리고 겹침이음된 연결재의 거리 등이다. 또한, 균열양상, 하중-변위 곡선, 내력 비교, 그리고 연결재의 변형 등에 초점을 맞추어 해석적 연구를 수행하여 실험결과와 비교하였다. 해석과 실험 결과 주요변수인 겹침길이, 연결재의 크기, 연결재의 비접촉 수직 거리등에 따라 강도, 연성, 그리고 접합부 거동에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.
9.
2008.11
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콘크리트 구조물의 내구성 해석 변수들의 변동성과 불확실성으로 인해 확률론적인 접근법의 사용이 증가되어 왔다. 특히, 몬테칼로시뮬레이션 방법(Level III 방법)은 접근성의 용이함으로 인해 많은 내구신뢰성 해석에 사용되어왔지만, 결과를 얻기위해서는 수 십만번의 반복계산이 필요하다. Level II 수준의 신뢰성 해석법인 일계이차모멘트법(FOSM)은 MCS법과 비교할 수 없을 정도의 짧은 시간에 신뢰도지수나 파괴확률을 계산할 수 있어, 유효성만 검증된다면 편리성과 신속성으로 인해 폭넓은 사용이 가능할 것이다. 본 연구에서는 FOSM법과 MCS법에 의한 부식확률(내구성 파괴확률)을 서로 비교하여 FOSM법의 유효성을 검증하고 각 내구성 해석변수들의 변동성이 부식확률에 미치는 영향을 검토하였다
10.
2008.11
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본 논문에서는 연속웨이블렛 변환(Continuous Wavelet Transform; CWT)을 이용하여 구조물의 손상도를 평가 하였다. 지진하중을 받은 프레임 구조물의 응답 가속도를 CWT를 이용하여 분해한 후 각각의 스케일에 관해서 손상전과 손상후의 정규화된 에너지 곡률(Normalized Energy Curvature; NEC)을 계산하였다. 손상전과 손상후의 NEC 값은 손상된 부재에서 크게 변화 하여 손상된 부재를 쉽게 나타내었고 또한 손상도가 심할 수 록 그 값의 차이가 컸다. 이 논문에서는 CWT로부터 계산된 NEC값이 구조물의 손상위치와 손상도를 평가하는 효과적인 지표임을 나타내었다.
11.
2008.11
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본 연구에서는 외부 비부착형 프리스트레스트 탄소섬유판으로 보강된 RC보의 휨거동을 분석하기 위한 실험연구를 수행하였다. 실험체는 프리스트레스 양 및 정착장치의 형상을 변수로 총 10개로 제작되었다. 또한 프리스트레스의 도입에 따른 구조성능 비교를 위하여 기준실험체와 단순부착 실험체를 함께 제작하였다. 실험결과, 단순 부착 탄소섬유판으로 보강된 부재는 조기 박리에 의해 탄소섬유판 인장강도의 50% 이하에서 최종파괴되었다. 그러나, 프리스트레스를 도입하여 보강한 실험체는 모두 탄소섬유판의 파단하중까지 도달하였다. 또한 스터드형 정착장치를 적용한 실험체들의 보강성능은 매립형 정착장치를 적용한 실험체와 동등한 보강성능을 나타내었다.
12.
2008.11
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본 연구에서는 외부 부착 프리스트레스트 탄소섬유판으로 보강된 RC보의 휨거동을 분석하기 위한 실험연구를 수행하였다. 실험체는 프리스트레스 양을 변수로 축소모형으로 제작되었다. 또한 프리스트레스의 도입에 따른 구조성능 비교를 위하여 기준실험체와 단순부착 실험체를 함께 제작하였다. 실험결과, 단순 부착 탄소섬유판으로 보강된 부재는 조기 박리에 의해 탄소섬유판 인장강도의 50% 이하에서 최종파괴되었다. 그러나, 프리스트레스를 도입하여 보강한 실험체는 모두 탄소섬유판의 파단하중까지 도달하였다. 또한 프리스트레스 보강량의 증가에 따라서 균열하중, 항복하중은 증가하며 최대하중은 프리스트레스 양과 관계없이 일정한 것으로 나타났다.
13.
2008.11
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초기 재령의 매스콘크리트는 양생과정에서 높은 온도를 유발한다. 수화열 저감 기법 중 내부구속이 지배적인 구조물에서 단면의 내외부 온도차를 관리하는 방식은 그 활용도가 매우 높다. 그러나 수화 균열을 예방하기위해 열경사를 조절하는 현재의 제한적인 방법은 콘크리트 중심과 표면 사이에 미세하거나 거대한 균열을 유발할 수 있다. 특히 냉각파이프를 이용하는 방법은 온도의 상승시에는 적용될 수 있지만, 내외부 온도차이가 심한 온도하강시의 대책으로는 적합하지 않다. 따라서 이 문제에 대한 해결방안으로 가열파이프를 동시에 사용하는 모델을 제안하여 유한요소법으로 해석하였다. 해석 결과, 제안된 냉각파이프와 가열파이프를 동시에 사용하는 방법이 열경사조절에 가장 효과적이며 이를 통해 온도균열을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단된다.
14.
2008.11
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비파괴시험에 의한 콘크리트 압축강도 추정시 반발경도법은 콘크리트 타설 후 시간경과에 따라 재령계수를 적용하고 있으나 초음파속도법은 적용되지 않고 있다. 재령경과에 따른 콘크리트 초음파속도의 변화에 대한 재령계수 적용의 필요성에 대하여 검토해야함에도 불구하고 그에 대한 연구가 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 콘크리트 초음파속도를 측정하여 강도 추정식에 적용될 재령계수를 산정하기 위한 실험을 실시한 결과, 초음파속도는 콘크리트 경화에 따라 재령 초기 기준치에 비교하면 급격한 변화를 보여 재령계수를 반드시 적용해야 한다는 것을 알 수 있었으며 실험결과에 의해 콘크리트 초음파속도의 재령계수를 제안하였다.
15.
2008.11
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본 연구에서는 보다 자유로운 형상의 슬리브를 만들 수 있는 구상흑연 주철을 이용하여 보다 효과적으로 구조성능을 발휘하면서 SD500 고강도 철근에 적합하게 개발된 모르타르 충전식 슬리브 철근이음을 대상으로 실물크기의 19개 실험체를 제작하여 반복가력실험을 실시하였다. 그리고 강도, 강성, 슬립을 중심으로 한 구조성능에 대하여 본 실험의 주요한 변수에 따르는 영향을 분석하고, 국내기준을 비롯한 주요기준의 요구 성능과 비교하였다. 본 연구결과에서는 SD500 고강도 철근용으로 개발한 모르타르 충전식 슬리브 철근이음은 반복하중이 작용하는 경우에 대하여 국내기준을 비롯한 주요기준에서 요구하는 구조성능을 보유하고 있는 것이 확인되었고, SD500 고강도 철근용 모르타르 충전식 슬리브 철근이음에 대한 구조설계 기준 정립에 필요한 정량적인 기술 데이터를 제시하였다.
16.
2008.11
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본 논문은 연약지반에서 복수의 신규터널 시공을 모사하기 위해 실시된 모형실험 과정 및 결과에 대해 기술한다. 새로운 터널이 기존터널에 근접하여 시공될 때 기존터널의 거동을 조사하기 위해 1/50의 상사율로 모형실험이 실시되었다. 모형 터널은 압밀된 Speswhite Kaolin 점토에 시공되었으며, 오거 형상 굴착기와 실드로 구성된 터널굴착 장비가 사용되었다. 기존터널의 거동 계측을 위해 스트레인 게이지와 변형계가 사용되었다. 모형시험 분석 결과는 영국 Old Street 런던 지하철 Northern Line 확장공사 현장계측 결과와 비교되었다. 또한, 모형시험 결과는 동일한 실험기구 및 실험방법이 사용된 별도의 모형실험에서 계측된 지반변형 데이터와도 비교되었다.
17.
2008.11
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FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더 교량 구조는 기존의 PSC 박스거더를 효율적으로 변형시켜 넓어진 상부 슬래브의 캔틸레버 부분을 스트럿으로 지지하는 구조형식으로, 상부구조의 자중을 줄여 하부구조의 크기를 경감시키므로 경제적이고 미관이 뛰어난 교량 건설을 가능하게 한다. 본 연구에서는 국내에서 처음 시도되는 FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더의 실물모형 재하실험과 유한요소해석을 수행하여 상호 결과를 비교함으로써 FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더 교량 구조에서 FRP 스트럿과 스트럿 적용에 따른 상부 슬래브의 구조적 안전성에 대하여 평가하였다.
18.
2008.11
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프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐던의 변형의 영향을 밝히기 위해 교량지간 25m~45m의 최적화된 표준단면에 대해 고정하중 및 활하중이 작용될 때 합성전·후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행하였다. 표준 PSSC 교량의 경우 하중 및 저항계수를 적용하여 설계하는 미국 설계기준의 목표신뢰도지수 값이 3.5 임과 비교하면, 허용응력을
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2008.11
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본 논문에서는 FRP 보강재의 부착방식에 따른 RC보의 휨보강 성능평가에 대하여 연구하였다. 기존의 FRP 휨보강공법은 보강재의 형태에 따라 크게 FRP 쉬트 보강공법과 FRP 플레이트 보강공법으로 분류될 수 있으며, 각 공법은 에폭시의 양생기간동안 쉬트의 들뜸이 발생하지 않도록 주의해야하거나, 앵커설치 등 시공이 복잡하며, 인력이 많이 소요되는 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 논문에서는 Velcro형 고정재를 사용하여 FRP 플레이트를 임시 고정하는 보강공법을 제안하였고, 이에 대한 휨보강 성능평가 실험을 실시하였다. 실험은 FRP보강재의 부착방식을 변수로 하여 총 4개 실험체에 대하여 수행하였다. 실험결과 벨크로형 FRP판 보강공법은 타 공법에 비하여 우수한 시공성을 가짐과 동시에 휨내력이나 연성도 면에서도 우수한 보강성능을 확보하고 있는 것으로 나타났다.
20.
2008.11
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본 연구에서는 구조물의 표면마감 특성이 해양콘크리트의 공극 및 염화물 확산특성에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 콘크리트의 종류는 Plain과 함께 실리카퓸을 사용한 경우와 플라이애시를 사용한 콘크리트를 대상으로 하였고, 표면거푸집 종류로는 목재합판, 코팅합판, 철 및 폴리프로필렌 필름으로 하는 총 4 case를 대상으로 하였다. 검토결과, 공극은 콘크리트 시험체의 중앙부 절단면이 철이나 폴리프로필렌 필름을 사용한 경우에 비해 상대적으로 많은 공극량을 포함하는 것으로 나타난 반면, 목재 합판을 사용한 경우가 가장 적은 공극량을 포함하는 것으로 나타났다. 염화물 침투시기는 동일한 콘크리트라 할지라도 거푸집 종류에 따라 Plain 콘크리트의 경우는 최대 13.2%, MSF 콘크리트는 20.3%, FA 콘크리트는 17.7% 수준까지 상이하게 되는 것으로 평가되었다. 따라서 콘크리트의 내구성을 평가하는데 있어 콘크리트의 표면마감 특성에 대해서도 면밀히 검토되어야 한다는 것을 알 수 있었다.
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