본 논문은 단순하고 효율적인 철근콘크리트(RC) 부재의 최적설계 방법에 관한 내용이다. 일정 폭 및 깊이의 RC 단면을 구성한 후 단면 저항치가 증가하는 순으로 재배열하여 단면 데이타 베이스를 구성한다. 구성된 단면 데이타베이스 내의 단면번호와 단면 저항치 사이의 관계식을 회귀분석을 통해 구한 수 이 관계식으로부터 연속해를 결정한다. 결정된 연속해 부근에 불연속해가 존재한다는 가정하에 직접탐색을 통해 불연속 최적해를 결정한다.

본 논문은 강섬유 보강 콘크리트 부재에 수직으로 기계적 정착된 고강도 확대머리철근의 정착성능을 평가하기 위하여 실시한 기초 인발실험결과를 정리한 것이다. 주요 실험변수는 강섬유의 혼입률, 콘크리트 강도, 정착길이, 확대머리철근 항복강도 , 전단보강유무 등이다. 실험체의 좌우 순피복두께는 확대머리철근 직경의 두 배로 계획하였다. 확대머리철근을 중심으로 1.5ldt,0.7ldt가 되는 위치에 힌지 지점을 두고, 확대머리 철근을 직접 인발하였다. 인발실험결과, 실험변수에 따라 콘크리트 파괴 및 철근 인장파단이 나타났다. 강섬유를 보강한 실험체가 동일한 변수의 강섬유를 보강하지 않은 실험체에 비히여 콘크리트 압축강도는 2.7~5.4% 크게 나타난 반면 인발강도는 20.9~63.1% 크게 나타나 정착성능 향상에 큰 기여를 하는 것으로 평가되었다. 강섬유 보강 콘크리트에 대해 확대머리철근과 평행한 전단보강근의 배근은 1.7~7.7% 인발강도를 증가시켰으나, 콘크리트 강도 증가를 고려할 때 정착성능 향상에 미치는 영향이 크지 않았다. 본 실험체 상세와 같이 강섬유보강 콘크리트 부재에 수직정착된 SD600의 확대머리철근 정착설계는 KCI2017, KCI2012의 정착길이 설계식을 그대로 사용할 수 있을 것 으로 사료된다.

고밀도 폐유리가 콘크리트를 포함하는 건설 재료로 사용 가능함이 밝혀짐에 따라 본 연구에서는 고밀도 폐유리를 잔골재로 적용한 RC 부재의 구조적 거동을 평가하고자 휨거동 실험을 수행하고 그 결과를 비선형 유한요소해석 결과와 비교 검토하였다. 그 결과, 고밀도 폐유 리를 잔골재로 사용하게 되면, 균열 개수가 감소하고 균열 간격 및 압괴 면적이 증가하였다. 또한, 고밀도 폐유리를 잔골재로 대체한 부재는 높은 처짐 단계에서 연성이 감소되었다. 이러한 이유로 천연골재를 사용한 부재와 동일한 방법의 해석 기법은 고밀도 폐유리를 잔골재로 대체한 부재의 휨거동에 대한 초기강성, 항복하중 및 최대하중을 제대로 예측하지 못하는 것으로 나타났으나, 압괴 진전에 따른 중립축 깊이가 감소하는 것을 해석적으로 구현하게 되면, 비선형 유한요소 해석 결과가 실험결과를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다.

본 연구는 철근콘크리트 단층 구조물의 구조 부재 위치에 대한 비파괴검사법을 이용한 추정 신뢰도를 알아보기 위해 기둥, 벽체, 보 및 슬래브로 구성된 실험체를 제작하고, 기존 추정식과 비교 과정에서 정확한 분석을 위해 오차율 비교와 모평균 구간 추정을 사용하여 통계적 접근을 통한 신뢰성을 분석하고자 한다. 그 결과, 초음파속도법을 이용하여 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과를 비교한 전체 평균 오차 율은 18.8%, 반발경도법을 이용하여 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과를 비교한 전체 평균 오차율은 20.1%가 도출되어 현장 적용성을 확인하였다. 그리고 부재별 신뢰성 부분에서 초음파속도법과 반발경도법을 이용하여 신속하고 효율적인 구조물 안전진단을 하기 위해서 각각 벽체 부재와 보 부재를 중심으로 압축강도 추정 시 신뢰도 높은 결과를 도출되는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 단일강섬유와 하이브리드강섬유로 보강된 UHPC의 휨강도 및 연성을 평가하기 위해 세 개의 휨파괴형 보에 대한 4점 가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 단일섬유로 보강된 UHPC보다 하이브리드 섬유로 보강된 UHPC가 강도 및 연성 모든 측면에서 더 우수한 구조성능을 보유한 것으로 나타났다. 설계시의 안전성에 대해 평가하기 위하여, K-UHPC 구조설계지침에서 제공하는 방법에 따라 실험 체의 강도와 연성을 평가해본 결과 현재의 재료모델은 강도에 대해서는 보수적으로 평가할 수 있으나 연성에 대해서는 과대평가하는 것으로 나타났다.

장기간의 사용수명을 요구하는 구조물의 건설재료인 콘크리트는 내구성이 우수하지만, 외부 환경적 요인에 의해 장기간 열화가 진행될 경우 성능 저하가 발생하기 때문에 이를 평가해야 한다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 부재를 제작하여 장기간 열화 환경에 노출시켜 콘크리트 부재의 휨거동 특성의 변화를 평가하고자 하였다. 그 결과, 장기 열화가 진행된 콘크리트의 압축강도는 감소하였으며, 항복 하중이 감소하고 그때의 처짐이 증가하였다. 또한, 광물질 혼화재를 혼입한 부재에서도 이와 동일한 경향이 나타났으나, 광물질 혼화재 종류에 따라 열화에 대한 저항성능 차이가 발생하는 것으로 나타났다.

강재 수문은 일반적으로 상대습도가 높고 부식에 대하여 열악한 환경에 설치되므로 다른 강구조물에 비하여 부식열화가 빠르게 진행될 수 있다. 강재 수문의 경우 수문부재의 설치환경에 따라 발생되는 부식환경의 차이가 나타날 수 있으며 이에 따라 발생되는 부식속도가 변화할 수 있다. 따라서 동일 구조물이라도 국부적 부식환경이 구조물 특성에 따라 변화할 수 있으므로 수문구조의 경우 수문의 구조형태와 이에 따른 수문부재의 설치 높이에 따라 변화할 수 있다. 본 연구에서는 강재 수문의 구조형태에 따른 상대적 부식환경차이를 수문부재의 높이에 따라 평가하기 위하여 실제 강재수문을 대상으로 모니터링 시험체를 부착하여 부식손상 모니터링을 실시하여 그 영향을 분석하였다.

강구조물에서는 노후화, 과대하중, 반복하중 등 다양한 요인으로 인해 손상이 발생하게 될 수 있는데, 이러한 손상의 초기대응이 늦을 경우 대형사고로 이어질 가능성이 있다. 이러한 이유로 손상을 조기에 탐지하기 위하여 여러 비파괴검사가 진행되고 있는데, 현 검사 기법으로는 대형 강구조물에 적용하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 연속체 형태의 구조물 진단에 주로 사용되는 누설자속 기반 비파괴검사 기법을 적용하였다. 누설자속 기반 비파괴검사 기법의 가능성을 확인하기 위해, 강판 시편에 각각 다른 깊이의 인위적인 손상을 가하였다. 이후 제작한 센서헤드를 시편에 접근시켜 누설자속의 크기를 측정하였다. 이로부터 추출된 신호에 신호처리를 하여 강판의 손상을 검출하였다.

자연에서 볼 수 있는 디자인적 요소들이나 생물체의 특성들을 연구 및 모방을 통해 과제를 해결하는 것을 생체모방공학이라 이른다. 조개껍질의 주요성분은 시멘트계 재료와 유사하게 탄산칼슘으로 이루어져 있으나, 적층구조로 층상화된 구조로 이루어져 높은 인장강도 발현한다. 본 연구에서는 이러한 조개껍질의 형상을 생체모방하여, 고인성 시멘트 복합재료를 활용하여 적층으로 이루어진 휨부재를 제작하였으며, 휨시험을 통해 그 성능을 평가하였다.

강재 기둥과 강섬유보강 콘크리트(SFRC) 기둥의 주근을 볼트 접합시키는 상세에서 접합면에 작용하는 축응력이 주근에 전달되는 메커니즘을 분석하기 위하여, 국부압축실험을 실시하였다. 국부실험체의 강섬유보강비는 1.0%를 적용하였으며, 실험체 변수는 기둥의 폭:높이비와 단면 가력조건 등이다. 국부압축 실험결과, 높이증가에 따른 평균 최대 축응력이 증가하는 것으로 나타났다.

RC-SC 이종부재 접합부는 SC구조의 적용구간에 따라 RC-SC벽체 수평면 접합과 RC-SC벽체 연직면 접합 등 다양한 접합부 형태가 발생한다. 그러나 이종부재 접합부의 다양한 형태를 실증실험으로 모두 검증하기에는 비용과 시간 등 많은 제약사항이 존재한다. 선행연구에서 유한요소해석을 통해 다양한 이종부재 접합부 형태의 구조 건전성을 확인하고자 접합부 해석방법론을 개발 및 검증한바 있다. 본 연구에서는 RC-SC이종부재 접합부 해석 방법론을 개발하는 과정에서 선 수행한 요소별 해석결과, 제한조건 및 마찰계수별 해석결과 등 해석 시 요구되는 단계별 변수 해석결과를 분석/결정하여 RC-SC 이종부재 접합부 해석방법에 활용할 최적화된 변수를 선정하였다.

본 연구에서는 일반적으로 사용되는 직사각형 부재 대신 초고강도 콘크리트를 적용하여 비정형 형상으로 제작된 구조부재를 설계 하였다. 비정형 형상으로 부재를 실험체를 제작하기 위해 80-200MPa의 높은 압축강도, 10-20MPa 인장강도와 1.0-5.0%정도의 고인성인장변형률을 가진 초고강도 콘크리트를 사용하였다. 또한 정확한 비정형 형상을 제작하기 위해 비정형 거푸집 기술을 새롭게 고안하여 적용 검토하였다.

콘크리트 구조물은 시간이 지남에 따라 다양한 원인에 의해 성능이 저하된다. 국내 수많은 구조물들은 1970년대에 급속히 건설되어 현재 노후구조물로서 성능이 저하되어 이에 따른 안정성 문제에 관심과 우려가 발생하고 있다. 이에 따른 성능이 저하된 구조물에 대하여 FRP를 활용한 보강 공법은 구조적인 단점과 경제적인 단점 등 부정적인 요인이 존재하여 현재 새로운 건설소재 및 보강공법 개발의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 우레탄계 코팅제를 적용하여 2mm이하 현무암 단섬유를 함침, 새로운 보강방법을 연구하였으며 이들 보강공법의 휨 성능개선에 대하여 실험을 통해 평가하였다.

대다수의 중·저층 RC 건물은 다양한 수평저항시스템으로 이루어져 있으며, 그 가운데에서도 취성적인 파괴성상을 나타내 는 전단파괴형 부재와 연성능력이 탁월한 휨파괴형 부재가 대표적이며, RC 건축물의 내진성능은 각 파괴모드를 나타내는 부재의 강도 및 변형특성의 조합으로 평가되어야한다. 본 연구에서는 전단 및 휨파괴형 부재가 혼합된 중·저층 RC 건물을 대상으로 반복가력실험을 수행하여 내진성능을 검토하였다.

본 연구는 전단력과 휨을 받는 춤이 작은 중공 SFRC 부재를 대상으로 중공에 따른 웨브폭이 부재의 전단강도에 미치는 영향을 평가하고자 실험 및 해석을 실시하고 기존식과 비교⋅분석하였다. 전체폭에 비하여 웨브폭은 1/2배, 2/3배로 선정하였으며, 전단경간비는 1.5로 계획하였다. 전단실험 결과, 웨브폭이 33% 증가함에 따라 최대전단강도는 10.3~28.0% 증가하였다. 실험체의 전체춤이 1.5배 증가함에 웨브폭이 100mm인 실험체는 전단강도가 29.2% 증가한 반면, 150mm인 실험체는 11.3% 증가에 그쳐, 웨브폭이 적을수록 춤의 증가에 따른 전단강도 증가율이 큰 것으로 나타났다. 이를 볼 때, 웨브폭이 적을수록 강섬유의 기여도가 큰 것으로 사료된다. KCI 기준식이 중공 슬래브의 전단강도를 매우 안전측으로 평가하고 있으며, Shin et al.의 제안식이 실험강도를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다. 비선형 유한요소 해석으로부터 웨브폭이 2, 3, 6배 증가함에 따라 해석부재의 평균 전단강도는 각각 1.18배, 1.80배, 2.19배로 나타나, 웨브폭의 증가에 비례하여 전단강도가 증가하지 않는 것으로 나타났다.

이 연구에서는 교량 주요부재의 내진보강 우선순위를 합리적으로 결정하는데 그 목적이 있다. 평가대상으로 케이블 교량을 선정하였으며 정량적 지표인 주요부재의 취약도를 평가하기 위해 확률분포에 근거한 신뢰도를 활용하였다. 확률변수인 안전계수는 주하중(고정하중, 활하중)과 부하중(지진, 내풍, 온도 등)을 고려하였고 지진하중은 교량의 사용수명 동안 발생 가능한 진진을 적용하였다. 이러한 신뢰도를 근간으로 각 주요부재의 취약도 점유율을 확인한 결과 받침(23.8%)이 가장 취약하였으며 받침콘크리트(20.5%), 교각(18.9%), 기초(17.3%), 보강형(14.6%), 케이블(5.0%) 순으로 나타났다.

The durability of a steel floodgate can have disadvantage to corrosion damage, because it is often come in contact with high humidity condition. In this study, to evaluate the corrosion rate depending on installation environment of a steel floodgate, atmospheric exposure test was performed using corrosion environment measurement sensors and monitoring specimens. From the correlation between the mean corrosion depth and corrosion current, the corrosion rate was estimated depending on the installed environment for the member of a steel floodgate.

This research presents a uniaxial static stress estimation method for concrete structures by using digital image correlation (DIC) and finite element method. DIC is employed to measure the displacement field, which is induced by drilling a small hole on the concrete surface. The initial static stress level can be estimated by comparing the measured displacement field to that from the corresponding finite element model. A series of experiments in the laboratory environment is conducted to validate the proposed method.

In this study, the bending performance of flexural specimens fabricated with ECC was compared with typical reinforced concrete specimens. Test results show that the deflection of specimens made of ECC is increased compared with that of normal concrete specimens, and ductile fracture behavior is shown.