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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.6. (2012년 11월) 18건
1.
2012.11
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이 연구는 횡보강근의 배근형상에 따른 횡구속된 콘크리트의 성능을 평가하였다. 주요 변수는 횡보강근의 항복강도와 횡보강근의 배근형상으로 하였다. 총 27개의 직사각형 형태의 실험체를 제작하였으며, 단조 집중하중상태에서 실험을 수행하였다. 이 연구에서는 배근형상을 사각형인 R-type, 원형인 C-type 및 이 연구에서 제안한 사각과 팔각이 혼합된 O-type으로 계획하였다. 실험결과, 이 연구에서 제안한 배근형상이 사각형 나선철근과 비교하여 뛰어난 연성능력을 가짐을 확인할 수 있었다.
2.
2012.11
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콘크리트 하수 암거는 항상 유해이온에 노출되어 있으므로 사용기간의 증가에 따라 내구적인 문제점을 보이며, 이러한 열화는 구조적인 문제로 진전된다. 콘크리트 하수암거는 일단 매립 후 유지관리가 어려우므로 초기에 높은 내구성 및 안전성을 요구한다. 최근 들어 역학적 특성과 내구적 성능의 개선을 위하여 폴리머 콘크리트가 사용되고 있다. 본 논문에서는 폴리머 콘크리트를 이용한 하수암거에 대한 공학적 성능을 평가하였으며, 축소 모형을 통하여 이음부의 누수와 접착강도를 평가하였다. 제작된 폴리머 하수암거는 100MPa 이상의 높은 압축강도를 확보하였으며, 낮은 투수성 및 염소이온 침투성을 확보하고 있었다. 또한 내화학성 및 생물학적 시험 등에서도 우수한 저항성을 확보하고 있었다. 축소모형실험을 통하여, 이음부 누수가 없고 높은 접착강도를 확보하고 있음을 평가하였으며 연결부의 일체거동을 확인하였다. 본 연구에서 제작된 프리캐스트 폴리머 하수암거는 하수도관과 같이 열악한 환경조건에 적극적으로 사용될 수 있다고 판단된다.
3.
2012.11
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Experimental Study on Ductility of RC Columns According to Configuration of Transverse Reinforcement
이 연구에서는 횡보강근의 배근형상에 따른 철근콘크리트 기둥의 휨 연성을 평가하였다. 이를 위하여 총 8체의 철근콘크리트 기둥 실험체를 휨 실험하였다. 실험변수는 횡보강근의 배근형상과 항복강도 및 횡보강근량으로 하였다. 실험체는 250×250mm 단면을 가지도록 계획하였으며, 휨 파괴를 유도하기 위하여 전단경간비를 4.1로 계획하였다. 이 실험에서는 일정한 축하중과 함께 반복 횡하중을 실험체에 가력하였다. 실험결과, 제안된 횡보강근 배근형상을 가지는 실험체가 기존 띠철근을 가지는 실험체보다 더 높은 연성과 에너지 소산 능력을 나타냄을 확인할 수 있었다.
4.
2012.11
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본 연구는 알칼리 활성화 슬래그에서 혼합 활성화제에 관한 것이다. 본 연구에서는 수산화나트륨(NaOH, A Case), 수산화칼슘(Ca(OH)2, B Case), 수산화마그네슘(Mg(OH)2, C Case), 수산화알루미늄(Al(OH)3, D Case), 그리고 수산화칼륨(KOH, E Case)의 5가지 수산화계열 활성화제를 사용했다. 이 5가지 수산화계열 활성화제와 탄산나트륨(Na2CO3)를 혼합하였다. 5가지 수산화계열 활성화제의 농도는 3M로 하고, 탄산나트륨은 1M, 2M, 3M로 하였다. 플로우와 응결 특성은 탄산나트륨의 혼합에 따라 감소하는 결과가 나타났다. 그러나 압축응력은 탄산나트륨의 혼합 농도에 따라 증가하는 결과를 나타내었다. 이것은 수산화계열 활성화제와 탄산나트륨의 혼합은 알칼리 활성화 슬래그 모르타르의 특성에 효과적인 것으로 판단된다.
5.
2012.11
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댐에는 다양한 계측기들이 설치되어 있으며, 계측되는 데이터는 댐의 유지관리 및 안전을 위해 사용된다. 따라서 신뢰성 있는 계측결과들의 획득이 중요하다. 본 논문에서는 댐체 매설 계측기 (또는 계측데이터)의 신뢰성을 평가할 수 있는 수정된 상관함수를 이용한 새로운 데이터 처리 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 인공 계측 데이터와 실제 댐에서 수행된 계측 데이터에 대해 적용 검토 하였으며, 이를 통해 제안된 방법의 타당성을 확인하였다.
6.
2012.11
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가로등은 도로이용자가 안전하게 통행하기 위한 도로의 필수 시설물이지만 가로등은 도로의 부속 전기장치로 취급되어 왔다. 이러한 잘못된 인식 때문에 풍하중과 이에 대한 구조거동에 대한 연구들이 부족하여 풍하중에 충분한 안전성을 확보하지 못함에 따라 태풍 시 많은 가로등이 전도 또는 파손되는 실정이다. 본 연구에서는 가로등 안전성을 기반으로 한 기존의 설계기준을 비교 검토하여 가로등주의 설치 여건에 적합한 개선된 설계기준을 제시하였으며, 이를 바탕으로 전도의 원인이 되는 점검구의 응력집중 현상을 분석하고 응력 저감 방안을 검토하였다.
7.
2012.11
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본 연구는 초고강도콘크리트의 배합에 사용되는 3성분계 혼합시멘트의 최적조합을 도출하기 위한 실험연구이다. 3성분계 혼합시멘트는 포틀랜드시멘트, 고로슬래브 미분말 0%, 30%, 40%, 50% 및 플라이애시 0%, 10%, 20%, 30%로 구성하였다. 물결합재비 0.18의 초고강도콘크리트를 대상으로 각 실험체의 압축강도와 공극구조를 조사한 결과, 플라이애시 10%, 고로슬래그 미분말 30%를 혼합한 3성분계 혼합시멘트를 사용한 콘크리트의 압축강도는, 50nm 이상의 공극량 감소에 의해, Plain 콘크리트에 비해 현저히 증가하였다.
8.
2012.11
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고유동 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 고가의 각종 혼화재료를 과량 혹은 추가로 사용하여야 하기 때문에 재료비 단가 상승, 추가 설비의 필요 등의 문제점이 있고, 재료분리를 방지하기 위해 분체량을 증가시킴으로써 과잉 강도발현 등 고유동 콘크리트가 갖고 있는 많은 장점이 있음에도 특수 목적이외에는 그 사용에 있어 제약이 있었다. 이에 본 연구에서는 기존에 개발된 고강도성 고유동 콘크리트와 달리 일반 강도의 고유동 콘크리트의 상용화를 위해 콘크리트 구성 재료 중에서 골재를 중심으로 이들의 합리적 활용과 콘크리트의 성능향상 모색을 위해 정량적 인자별 실험을 수행하였다. 사용한 실험변수로 물-시멘트비, 잔골재율, 골재의 조립률, 입자 크기의 중요도, 13mm 골재와 미립분의 활용에 대해 검토하였으며, 슬럼프플로와 U형 충전시험의 충전고차로 평가하였다. 연구결과, 고유동 콘크리트 성상은 굵은 골재보다 잔골재 입도에 대한 의존도가 높으며, 잔골재율이 높을수록, 조립률이 낮을수록 충전성과 유동성 확보에 유리하였다. 또한, 골재의 대체재로써 13mm 골재 및 미립의 석분을 활용함으로써 보다 효율적으로 충전성과 유동성을 향상시킬 수 있음이 본 연구를 통해 확인되었다.
9.
2012.11
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콘크리트 구조물은 일반적으로 동결융해 작용을 받는 조건에 노출되고, 이러한 동결융해작용은 콘크리트의 공극구조를 변화시키고, 콘크리트의 내구성을 저하시킬 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 동결융해작용에 의한 콘크리트 내부공극구조 변화와 동결융해작용을 받은 콘크리트의 내구특성을 평가하고자 하였다. 실험결과, 기존의 동결융해 평가기법에 따르면 모든 배합에서 우수한 내구성능을 나타내었으나, 동결융해 작용에 노출됨에 따라 50~100nm 크기의 공극이 크게 증가하며, 콘크리트 염화물침투저항성이 저하하였다. 수중양생 콘크리트의 공극구조와 염화물 침투저항성은 선형관계를 보이지만, 동결융해작용을 받으면 내부공극구조의 변화로 선형관계가 저하하였다. 동결융해작용과 염화물침투를 동시에 받는 구조물의 내구성 평가기준에 대한 재검토가 필요할 것으로 판단된다.
10.
2012.11
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본 연구에서는 콘크리트 교량 바닥판의 열화를 비파괴시험인 지표투과레이더(GPR)를 이용하여 평가하는 방법을 개발하였다. 콘크리트 교량 바닥판의 유전 상수를 계산하기 위하여 비접촉식 GPR 안테나를 이용하여 2층 구조체에 적용할 수 있는 확장형 공통중간점 방법을 개발하였다. 콘크리트 교량 바닥판의 열화 깊이와 열화 상태는 콘크리트 교량 바닥판의 유전 상수와 표면대비 평균 유전상수비를 이용하여 평가하였다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 GPR 현장 시험을 공용수명이 오래된 콘크리트 교량에서 실시하였다. 시험 결과 새로 제안된 방법을 이용하여 추정된 두께와 열화 깊이가 어느 정도 신뢰성을 가지는 것으로 나타났다.
11.
2012.11
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교량에서의 바닥판은 통행차량의 쾌적하고 안전한 주행성 확보하는 역할을 가진다. 동시에 교통하중의 충격 등에 의한 마모 및 전단에 저항하여 상부 구조를 보호하거나 빗물 등의 기타 기상작용이나 화학약품 등 상판의 악영향으로부터 바닥판을 보호하는 역할을 한다. 현재 일반국도상 교량은 총6,248개소로서 이를 효과적으로 관리하기 위하여 현재 차량탑재형 GPR시스템의 도입이 검토되고 있다. 본 연구에서는 교량 및 터널 현황조서 및 기타 국토해양부의 자료를 바탕으로 교량의 재령별, 상부구조형식별, 지역별, 경간장별 바닥판 상태평가등급을 분석하였다. 결과적으로 교량 바닥판 조사 우선순위 결정인자로는 바닥판 상태평가등급, 상부구조 형식, 재령, 연장이 주요 인자인 것으로 도출되었다.
12.
2012.11
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최근 탄소섬유판 매립공법의 콘크리트 구조물의 보강에 적용되고 있다. 그러나 탄소섬유판 표면매립공법은 피복부 콘크리트의 강도 부족과 높이 부족 등으로 인하여 그 적용의 제한이 발생하기도 한다. 본 연구에서는 이와 같은 이유로 인하여 전단 스터럽을 절단하고 탄소섬유판을 주철근의 위치에 표면매립 보강하는 공법에 대하여 고찰하였다. 일반적인 표면매립공법과 스터럽을 절단하고 표면매립공법을 적용한 보에 대한 휨 실험을 수행하였으며, 결과를 서로 비교하였다. 탄소섬유판의 길이를 실험변수로 하였다. 실험결과에 따르면, 전단 스터럽을 절단한 보강 보의 휨거동은 일반적인 표면매립공법이 적용된 실험체의 거동과 유사한 전형적인 휨 거동을 나타내었으며, 스터럽의 절단으로 인한 구조거동상의 문제는 발생하지 않았다. 따라서, 일반적인 현장 여건에 의하여 탄소섬유판의 적용이 곤란한 경우에는 스터럽을 절단하는 본 공법의 적용이 가능한 것으로 판단된다.
13.
2012.11
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하중을 받는 대상제체의 하중경감과 구조물의 경량화를 위해 본 연구에서 개발한 공법은 기존의 인공경량성토공법을 개선한 공법으로써 다공성의 경량골재인 bottom ash와 시멘트를 주재료로 하는 슬러리에 기포제를 혼합 발포시켜 경량의 성토재료를 제조하고 이를 대상 구조물에 적용하는 기술이다. 이 공법의 소재인 기포혼합콘크리트의 경우도 시멘트를 주성분으로 하고 있기 때문에 시간 의존적 변형이 발생되고, 외기 환경에 노출되므로 내구성능 저하는 필연적으로 발생하게 된다. 따라서 적용한 경량성토제의 시간 의존성 장기거동과 내구성 문제를 보다 명확하게 규명할 필요가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 선행 작업으로 콘크리트의 배합인자별 역학적 특성 분석을 토대로 영향을 미치는 주요 인자를 도출하였으며, 이를 토대로 장기거동과 내구성 실험에 필요한 배합변수를 설정하여 그들의 미치는 영향을 분석을 통해 평가하였다. 연구결과, 개발된 기포혼합콘크리트는 건조수축변형률이나 크리프 등의 장기거동과 동결융해 및 탄산화의 내구성 측면에 있어 기존의 경량기포콘크리트에 비해 우수한 효과를 보였으며 특히, bottom ash의 혼입이 저항성 향상에 매우 효과적인 것으로 나타났다.
14.
2012.11
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콘크리트의 강도는 시간에 따라 증가하며, 많은 연구에서 시간에 대한 회귀 분석식을 사용하고 있다. 본 연구는 수화물량을 수화도 및 공극률의 함수로 가정하였으며, 재령의 증가에 따라 감소하는 공극률을 이용하여 고성능 콘크리트의 압축강도 모델링을 수행하였다. 본 연구에서는 기존의 시간에 대한 회귀분석없이 공극률의 감소만을 이용하여 압축강도를 예측하였다. 총 21개의 고성능 콘크리트 배합에 대해 초기재령 콘크리트의 거동 해석프로그램인 DUCOM을 이용하여 각각의 공극률을 도출하였으며, 강도 모델링을 수행하였다. OPC 콘크리트에 대해서 수화도, 단위시멘트량, 공극률의 함수로 강도 예측식을 제안하였으며, GGBFS 및 FA를 혼입한 콘크리트에 대해서는 장기강도 영향을 구현하기 위해 공극률을 고려한 장기강도변수를 도입하였다. 기존의 실험결과와의 비교를 통하여 제안된 강도예측식의 타당성을 입증하였다.
15.
2012.11
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본 연구는 탄현 에이스 11차 아파트에 위치한 14m 높이의 L형 옹벽의 장기 경사 계측치에 대한 System Identification연구로써, 옹벽구조물이 운용 중에 어떤 하중상태에서 어떻게 거동하는지를 이해하고, 이를 바탕으로 최적 모델을 규명하고, 최종적으로 옹벽의 이상상태를 판단할 수 있는 기준치를 제시하고자 하였다. 본 옹벽은 도심에 위치한 옹벽으로써는 보기 드물게 높고(14m), 인접한 건물과의 거리가 짧아서 붕괴 발생 시 큰 피해 가능성이 있다. 3개의 경사계로와 9개의 대기, 표면, 내부온도계로 구성된 경사 모니터링 시스템이 2004년 10월에 설치되어 2007년 7월까지 운용되었다. 모든 12 채널의 센서가 정상적으로 계측된 5개월 간의 연속된 데이터를 사용하여 두 가지 모델 1) 선형모델과 2) 상태방정식모델에 대하여 system identification을 수행하였다. 가용한 입력온도는 총 9이고, 이로부터 조합 가능한 총 511개의 입력온도 경우의 수에 대하여 규명데이터를 사용하여 시스템규명을 수행하고, 검증데이터에 대한 Fitness를 사용하여 최적모델을 선정하였다. 선형모델은 모델구조가 간단하지만 thermal dynamics를 표현하지 못하고, 약 68%의 Fitness를 얻을 수 있었고, 상태방정식 모델은 모델구조가 상대적으로 복잡하지만 thermal dynamics를 표현할 수 있고, 약 90%의 Fitness를 얻었다.
16.
2012.11
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무가선 저상트램은 친환경 고효율 교통수단으로서 저렴한 건설비, 도시 미관의 개선, 도시 주변 지역 활성화 및 승객 편의성 확보 등의 장점을 보유한 신교통 수단으로 10개 이상의 지역단체에서 도입을 검토 중에 있다. 이에 따라 무가선 저상트램 차량과 노면선로 및 도로교통과 복합된 신호시스템의의 개발, 인프라시스템 구축을 위한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 무가선 저상트램 노면선로 중 도심지 구간에서는 레일이 노면에 매립되는 매립형궤도 시스템이 적용되고 있다. 매립형궤도 시스템은 소음 진동의 저감, 공기 단축 및 유지보수 최소화 등의 장점을 보유한 것으로 알려져 있다. 이에 본 논문에서는 국내에서 시공사례가 전무한 매립형궤도 시스템을 설계하여 시험시공을 수행하였고 시공과정에서 발생한 문제점을 파악하였다. 또한 시험선 완공 후 진동과 소음을 일반 자갈도상궤도와 비교 측정하여 매립형궤도 시스템의 소음 진동 저감 성능을 정략적으로 분석하였다.
17.
2012.11
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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.
18.
2012.11
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한중콘크리트 공사에 적용을 검토할 수 있는 초속경 콘크리트는 초기 급속한 발열반응을 통해 동해를 입기 전에 소요의 강도를 확보할 수 있을 것이며, 열 보상을 통해 시공환경이 유지될 경우 강도발현에 필요한 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 일반 콘크리트는 영하의 기온에서 타설할 경우 양호한 경화를 얻을 수 없으며, 저온에서 동해를 방지하고 경화성을 확보하기 위하여 내한방동제를 첨가하여 사용하고 있다. 그러나, 내한방동제의 대부분은 염화물을 주성분으로 하고 이를 다량으로 사용할 경우, 콘크리트의 동결을 방지하고 시멘트의 수화반응을 촉진시켜 응결시간을 단축하고 초기강도 증진을 유도하는 효과가 있는 반면, 장기재령에서 강도발현이 문제가 되고, 경제성이 떨어진다는 단점이 있다. 최근 연구되고 있는 마그네시아 인산염 복합체는 초속경성이 있고 저온에서도 수화반응이 가능한 것으로 보고되고 있어 새로운 한중공사 및 극한지용 건설재료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 한중공사 및 극한지에서 사용이 가능한 건설재료의 개발을 위한 사전 연구의 일환으로서, 마그네시아 인산염 복합체를 활용한 모르타르에 대해 온도의 영향을 고려한 재료 물성 평가를 실시하고 적정 배합을 제안하고자 한다.
