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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.16. No.4. (2012년 7월) 15건
1.
2012.07
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본 연구에서는 실물모형 화재시험 후 쉴드터널 라이닝의 손상평가를 수행하였다. 먼저 고온에 노출된 쉴드터널 라이닝의 코어 채취를 통해 잔존압축강도를 측정하고, X선 회절분석 및 열중량 분석으로 수열온도를 예측하였다. 코어 채취에 의해 측정된 잔존 압축강도를 통해 고온에 의한 부재의 강도저하를 평가할 수 있었다. 또한 정확한 수열온도 예측이 이루어진다면 기존의 연구결과를 통해 부재의 잔존압축강도를 추정할 수 있다. X선 회절분석 및 열중량 분석은 약 450℃의 온도를 기준으로 수열온도 예측이 가능하지만 정량적인 수열온도의 판단에는 한계가 있었다. 400~600℃의 수열온도범위에서는 기기분석에 의한 평가와 더불어 해석적 기법이 병행된다면 보다 정확한 수열온도 예측이 가능할 것이다.
2.
2012.07
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선행연구에서는 강도이론을 바탕으로 영향인자들을 반영한 해석단면에 대해 허용압축응력(Kfci)을 해석하였고, 해석결과를 바탕으로 허용압축응력산정식을 제안하였다. 이전 연구에 대한 일련의 연구로서, 본 연구에서는 서로 다른 편심비(e/h)를 갖는 프리텐션 보 부재에 대한 프리스트레스 도입 실험을 수행하였다. 실험결과를 토대로 제안식을 검증한 결과 낮은 e/h를 갖는 프리텐션 부재의 경우, ACI318-08 및 EC2-02의 설계기준이 Kfci를 비안전측으로 결정하고 있음을 확인하였다. 또한 높은 e/h를 갖는 프리텐션 부재의 경우 현행의 설계기준은 Kfci를 과도하게 안전측으로 제안하고 있다. 이에 비해 제안식은 e/h에 따른 Kfci를 합리적으로 평가하는 것으로 나타났다.
3.
2012.07
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본 연구에서는 시멘트에 작용하는 아크릴 코폴리머의 화학반응을 통해 강한 점착성과 유연성을 가지는 친환경적인 폴리비닐아세테이트(PVAc)를 이용하여 수밀성을 향상시키는 복합공법의 가능성을 알아보고자 하였으며, 이를 위한 실험 방법으로 1차로 실리케아트계 침투성 방수제를 도포 한 후, 2차로 PVAc를 혼입한 모르타를 도포한 후에 부착강도 및 흡수량에 대한 특성을 검토하였다. 이 실험 결과를 토대로 하여 현장 적용을 위한 Mock-up 부재를 제작하였고, 이 시험 부재에 대하여 복합공법을 적용한 후 실내 시험과 동일한 성능을 검토하였다. 또한, 탄산화 및 염소 이온 침투저항성 평가를 실시하여 내구성이 취약한 환경에 적합한지 여부를 검토 하였다. 그 결과 PVAc를 이용한 복합공밥을 적용한 시험체가 수밀성능이 가장 우수하였으며, 부착강도 또한 우수한 성능을 나타내었다. 또한, 간이 Mock-up 부재에 대한 성능평가에서 실내 시험과 동일한 경향을 보였으며, 압축강도 시험결과 보강 효과를 발휘함을 알 수 있었다. 탄산화 및 염소 이온 침투저항성 내구 성능 평가에서 가장 우수한 결과를 나타내어 지하구조물 및 해양구조물 등과 같은 취약한 지역에 적용이 가능함을 확인 할 수 있었다.
4.
2012.07
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해상송전철탑 구조물에 있어서 구조 및 재료 손상에 대해 주기적으로 안전점검을 실시하고, 그 결과를 이용한 수명관리(life management)의 시행은 적극 추천되는 일이다. 본 연구에서는 영흥도 시화호 내에 있는 총 6개의 해상송전철탑에 대해서 강재부재에 대해 3가지, 콘크리트 기초에 대해 5가지, 해수 중 강관파일 및 해수 자체에 대해 4가지 형태의 열화점검을 각각 수행하였다. 강재에 대한 점검 항목들은 외관조사, 부재두께, 도막상태 등에 대한 것이고, 콘크리트 기초에 있어서는 균열형상, 압축강도, 중성화깊이, 염화물 함유량 등에 대한 항목, 그리고 해중 강관파일에 있어서의 전위 및 양극조사에 따른 부식정도, 동영상 촬영 및 해수의 수질환경성 평가 등에 대한 항목이다. 이와 같은 정기적 열화점검은 연속 3년 동안 매년 10월경에 동일위치에 대해 평가하였다. 결과적으로 본 연구에서는 이러한 자료를 체계적으로 활용함으로써 해상송전철탑 안전성 유지관리에 유익하게 적용될 수 있는 새로운 열화지표를 개발하였다.
5.
2012.07
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도로의 진출입로나 인터체인지에 널이 적용되고 있는 곡선교는 곡선반경, 사각 및 받침 간격 등에 따라 직선교보다 복잡한 거동을 나타낸다. 특히 상부구조물의 휨과 비틀림에 의해 솟음현상이 발생할 수 있고, 예각부 받침에는 부반력이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 곡선교에서 교량의 곡선반경, 받침간격 및 사각이 부반력에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 이를 위해 RAMP에 적용 가능한 지간(L)이 50m인 단경간의 강박스거더 곡선교를 대상으로 3차원 격자구조 모델을 이용하여 해석적인 방법으로 지점반력을 산출하였다. 부반력은 교량의 평면형상, 구조계의 형성, 받침의 조건 등에 의해 그 크기가 결정 되므로 매개변수는 곡선반경, 사각 및 받침간격으로 하였으며, 도로교설계기준에 제시된 하중조합에 의해 발생되는 반력의 크기를 계산하였다. 수치해석한 결과에 의하면 부반력은 곡선반경, 받침간격 및 사각이 작을수록 크게 발생하는 것으로 나타났으며, 사각 60˚ 일때 곡선반경 250m 이하에서는 받침간격에 관계없이 항상 부반력이 발생하였고, 사각 75˚일 때 곡선반경 180m에서는 θ/B가 0.27 이하, 곡선반경 250m에서는 θ/B가 0.32 이하에서 부반력이 발생하지 않았으며, 사각 90˚ 일 때 곡선반경 130m에서는 θ/B가 0.38 이하 일 때와 곡선반경이 180m 이상일 때 부반력이 발생하지 않았다. 이상의 결과로부터 설계변수인 곡선반경, 받침간격 및 사각이 곡선교에서 부반력 발생과 밀접한 관계가 있음을 확인하였고, 곡선교의 설계시 설계변수들의 상호관계를 적절히 설정하면 부반력이 발생하지 않는 구조계로 설계가 가능함을 알 수 있었다.
6.
2012.07
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본 연구에서는 황토에 시멘트나 유기계 접착제를 첨가하지 않은 천연재료 황토결합재를 사용하여 황토경화체를 제작하고, 배합조건에 따른 강도성상을 평가하였다. 황토와 석회의 결합재에 천연재료를 첨가할 경우 사용한 천연재료는 모두 물리적 성능을 개선하는 효과가 있었다. 천연재료 중에서 석회는 황토경화체의 물성을 증가시키는데 가장 큰 영향을 미치고 있다. 황토경화체의 물리적 특성은 적용한 배합비 중에서 W/B 45%, 단위수량 285kg/m3, 석회첨가율 60%일 때 가장 우수하게 나타나고 있다.
7.
2012.07
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횡방향으로 프리스트레스가 도입된 장지간 PSC 바닥판의 정적 거동을 예측하기 위한 유한요소해석 모델을 구성하고, 해석결과를 선행연구에 의한 실험결과와 비교하였다. 유한요소해석에 의하여 서로 다른 콘크리트 강도와 프리스트레스 크기를 변수로 갖는 각각의 실험체에 대한 하중-처짐 관계 곡선을 비교적 근접하게 추정할 수 있었다. 또한, 변형률 분포와 변수에 따른 극한강도 변화로부터 펀칭전단에 의한 파괴형태와 손상범위 등을 간접적으로 예측할 수 있었다. 이 연구에서 활용된 유한요소해석 모델은 펀칭전단파괴에 의한 펀칭콘의 분리를 사실적으로 재현하기 위한 목적이 아니며, 실험연구를 위한 보조적 수단으로서 정적거동예측과 실험결과의 보완 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
8.
2012.07
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본 연구에서는 미국 뉴욕주 로체스터시 소재 강합성 데크 트러스 보도교를 대상으로 사용성을 평가하기 위한 상시진동 실험(ambient vibration test)을 수행하였고 이를 해석적 방법에 의한 결과와 비교하였다. 교량전체에 대한 상시진동실험은 수치모델 작성 시 도입되는 여러 가정들에 대한 타당성을 평가하는데 있어서 유용한 방법이며, 교량의 고유진동수나 모드형상과 같이 구조 동력학에서 중요한 구조적인 변수를 결정하는데 있어 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 교량의 수직방향 및 수평방향 진동 특성과 변위를 측정하기 위하여 실제 교량에서 보행자에 의해 발생하는 진동을 입력하중으로 사용하였다. 교량 구조물에 대한 모델링을 위하여 3차원 유한 요소법을 사용하여 해석을 수행하였으며, 이를 통하여 현장실험 결과와의 유효성을 입증하였다.
9.
2012.07
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본 연구는 콘크리트 지하구조물 외부에 적용하는 방수공법으로 120일 후 가황되도록 가황제, 가황조제 등을 첨가하여 배합제조된 합성고무시트 방수재로써 약 85일의 delay time과 약 35일의 curing time을 가지며, 이때 인장강도는 약 692%가 증가하고, 신장률은 약 10% 감소하여, 일반시트의 시공시 단점을 미가황상태로 시공되어 보완하고, 상온에서 가황하여 내구성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 가황직후 및 가황 1년 후의 각종 열화요인에 대한 내구성능을 평가한 결과 관련 품질기준을 만족하며, 미가황 상태에서의 합성고무 시트에 보호모르타르를 시공하여 접착성능을 평가한 결과 첨가된 실리케이트에 의하여 보호모르타르와 수화반응에 의한 양호한 부착성능이 확보되는 것으로 나타났다.
10.
2012.07
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본 연구에서는 고강도 모르타르 충전식 기계적 슬리브 철근이음에 대한 단조가력 하에서의 강성을 보다 적절하게 평가하기 위하여, 슬리브 철근이음의 주요한 구조요소가 미치는 단조가력 하에서의 철근이음 강성에 대한 영향을 검토하였고 AIJ 규준에서 설정한 단조가력 하에서의 슬리브 철근이음에 대한 강성 기준과 비교평가하였다. 이것을 위하여 단조가력을 실시한 국내외 189여개 고강도 모르타르 충전식 기계적 슬리브 철근이음의 실험데이터를 조사하고 그 실험결과를 분석하였다. 그 결과, AIJ 규준에서 규정하는 목표 강성을 확보하는데 필요한 fg(L/d)의 한계값을 철근의 종류와 슬리브의 종류에 따라서 각각 제시하였다.
11.
2012.07
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이 연구에서는 콘크리트 압축강도에 따른 고강도 나선철근의 횡구속 성능을 평가하고자 하였다. 총 24체의 실린더형 콘크리트 실험체(150×300mm)를 제작하고 단조 압축하중 실험을 수행하였다. 주요 실험변수는 나선철근의 항복강도와 콘크리트 압축강도로 계획하였다. 나선철근의 항복강도에 따른 횡구속 효과를 효과적으로 평가하기 위하여 나선철근의 외경을 실험체 직경과 동일하게 계획하였다. 실험결과, 나선철근의 횡구속 성능은 나선철근의 항복강도가 증가할수록 그리고 콘크리트 압축강도가 낮아질수록 증가하였다. 또한 기존 해석모델을 이용하여 실험체의 응력-축변형률 관계를 예측한 결과, 해석결과는 나선철근의 항복강도와 콘크리트 압축강도가 증가할수록 정확성이 떨어지는 것으로 확인되었다.
12.
2012.07
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본 연구는 콘크리트의 열전도 역문제의 해를 통해 온도의존적 열전도도를 추정하는 방법을 제안하였다. 온도의존적 열전도도의 추정은 실물모형 화재실험에서 측정된 하이브리드 섬유보강 쉴드터널 라이닝의 시간 및 깊이별 온도분포 데이터를 이용하였다. 추정된 온도의존적 열전도도는 실험시간이 짧은 시점에서는 상온 영역에서 열전도도의 급격한 감소가 나타나는 것으로 추정되었다. 반면 깊이 25mm 위치에서 최대온도가 측정된 실험시간대에서는 온도에 따른 콘크리트의 특성변화 및 강섬유 혼입 효과를 반영하고 있다. 따라서 온도의존적 열전도도 추정 시 가열면 부근에서 최대온도가 측정된 시점을 기준으로 실험시간을 결정해야 한다. 추정된 열전도도는 유사배합을 사용한 기존연구와 유사한 결과를 나타내고 있다.
13.
2012.07
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본 연구에서는 경량 콘크리트에 대한 361개, 보통중량 콘크리트에 대한 1,335개 및 고중량 콘크리트에 대한 221개의 데이터를 이용하여 콘크리트의 인장강도 (직접인장강도, 쪼갬인장강도 및 파괴계수)에 대한 설계기준과 기존 연구자들의 제안모델의 안정성을 평가하였다. 콘크리트 인장강도 예측을 위한 대부분의 제안 식들은 보통중량 콘크리트의 실험결과를 이용하여 압축강도의 함수로서 제시되었다. 하지만 데이터베이스의 분석은 콘크리트 인장강도는 기건 단위질량에 의해서도 중요한 영향을 받음을 보여준다. 이에 따라, 콘크리트 인장강도에 대한 기준 및 제안모델들은 기건 단위질량 2,100 kg/m3 이하, 압축강도 50 MPa 이상에서는 실험결과와의 불일치가 증가하였다. 한편, 본 연구에서 콘크리트 기건 단위질량을 고려하여 제시된 콘크리트 인장강도 예측 모델들은 실험결과와 비교적 잘 일치하였다.
14.
2012.07
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박스형 전력구와 같은 지하구조물의 건설은 점점 증가하고 있는 추세이며, 지상구조물에 비해 보수 및 재시공이 어려운 지하구조물의 수명 연장은 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 콘크리트 구조물에서 이산화탄소에 노출된 환경에서 발생하는 탄산화는 콘크리트 내부의 철근을 부식시켜 수명을 저하시키는 요인이 된다. 이 연구에서는 도심지의 두 박스형 전력구에 대한 탄산화 깊이를 측정하여 탄산화에 의한 내구성을 평가하고, 탄산화 측정결과를 바탕으로 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 통해 철근의 부식시기를 예측하였다. 탄산화에 의한 기존 도심지의 두 박스형 전력구의 사용수명은 250년 이상으로 예측되었다.
15.
2012.07
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이 연구에서는 시멘트계 광물로 제조된 그라우트의 사용에 의해 발생되는 환경문제인 pH의 증가와 중금속오염을 MC계와 킬레이트고분자를 이용하여 평가하고자 하였다. 그라우트 재료로 보통포틀랜드시멘트와 슬래그시멘트를 사용하였고 급결재로 칼슘알루미네이트계 급결성재료의 혼합물을 사용하였으며, 중금속과 pH의 발생을 방지하기 위해 증점제를 사용하였다. 측정결과, 킬레이트고분자를 사용할 경우에 그라우트에 의한 pH의 증가가 최소화되었으며 중금속(Cr6+)은 용출되지 않았다. 그 이외의 경우에는 pH의 증가와 중금속 용출이 뚜렷이 증가하였다. 또한, 재령에 따른 중금속 발생량은 용출시험 1일에서 전 용출량의 약 97% 이상이 용출되었고 이후는 추가 발생되지 않는 것으로 나타났다. 이 연구의 결과로부터 pH의 증가와 Cr6+과 같은 중금속의 용출을 제어하기 위해서 BSC와 킬레이트고분자를 사용하는 것이 아주 유용함을 알 수 있었다.
