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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.15. No.6. (2011년 11월) 16건
1.
2011.11
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본 연구는 최근 지반공학 기술의 발전에 따라 성토제체의 자중을 가볍게 하기 위한 방안의 일환으로 화력발전소에서 발생되는 다공성의 바텀애시를 골재로 활용한 모르타르 슬러리 내부에 기포를 혼합한 경량성토공법의 활용성을 평가하고자 하였다. 개발한 경량성토층을 연약지반의 상부에 적용하였을 때 지반거동을 관측하기 위하여 모형시험기를 제작하였으며, 단계적으로 하중을 증가시켜 지반의 거동과 변형값을 측정하였다. 또한, 연약지반 현장에서 실용화되고 있는 표층고화공법과 침하량, 지반융기량, 한계하중값을 비교함으로써 개발한 기술의 효과를 비교, 검토하였다. 모형시험을 통한 관측결과, 타 연약지반처리공법과 달리 본 성토는 강도가 높아 지반변형 크기는 작은 반면 지반변형의 영역은 넓은 것으로 나타났으며, 하중-침하량과 융기량이 기존 표층고화공법에 비해 작게 나타나고 있어 연약지반 활용에 효과적인 것으로 평가되었다.
2.
2011.11
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초고성능콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)는 높은 강도와 내구성을 가지는 우수한 구조재료이다. 이러한 새로운 재료의 활용 기술은 경량의 슬림한 구조로서 우수한 성능을 가지는 구조물의 건설을 실현할 수 있는 효과적인 방안으로 주목받고 있다. 이 연구는 하이브리드 사장교 적용을 위한 UHPC프리캐스트 바닥판 시스템 개발의 일부로서 정모멘트 구간에서 철근겹침이음 방식에 의하여 연결되는 이음부의 거동 특성을 실험적으로 규명하는데 주된 목적이 있다. 주요 실험변수는 철근겹침이음길이이며 실험변수의 영향을 검증하기 위하여 총 12개의 휨실험체를 제작하였고, 이에 대한 4점 휨재하실험을 수행하였다. 현행 도로교설계기준에서 철근겹침이음에 대한 최소길이 규정은 UHPC를 적용한 프리캐스트 바닥판 시스템에서는 매우 보수적인 규정임을 실험결과로부터 확인할 수 있었다.
3.
2011.11
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최근 중앙경간 일부를 강박스 거더로 대체하여 자중을 감소시켜 중앙경간의 장경간화를 시도한 교량형식인 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교는 기존 엑스트라도즈드 교량을 개선하기 위한 대안으로 제시되고 있다. 콘크리트- 강 복합 엑스트라도즈드교는 자중 감소를 통해 중앙경간의 장경간화가 가능할 뿐 아니라 기존형식과 동일한 경우 주거더의 높이와 측경간을 감소시킬 수 있어 구조적 효율성이 매우 우수한 형식으로 평가되고 있다. 따라서 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교에 대한 최적의 설계기법을 구축하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교에 대한 주요 설계변수(주탑 높이, 주거더 높이 및 강상판 거더 길이)를 도출하고, 이를 바탕으로 설계변수별 수치해석과 그 결과를 이용한 설계변수별 민감도 분석을 실시하여 설계변수가 교량의 설계에 미치는 영향을 정량적으로 반영할 수 있는 설계가중값을 도출하였다.
4.
2011.11
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항만 및 공장용지 확보를 위한 해안 매립 시 해저 펌프준설 등의 방법을 이용하여 준설토를 활용하고 있으며, 육상의 경우에도 조립준설토를 성토재로 활용하려는 노력이 진행되고 있다. 서해안 지역의 해저바닥에 분포하는 원지반은 실트질 모래 또는 모래질 실트가 남해안과 동해안에 비해서 많이 분포하고 있고, 다른 연안에 비해 입자 또한 크다. 이러한 특성을 지닌 준설토는 침강과 압밀의 과정도 준설점토와 다른 거동 특성을 보인다.
본 연구에서는 서해안 지역의 비소성준설토를 매립재료로 활용하기 위한 연구의 일환으로 서해안(새만금)지역의 준설매립지반에 대해 모형실험을 실시하여 동다짐 에너지 변화에 따른 원지반의 상대밀도 및 N값의 변화를 예측할 수 있는 예측식을 제안하고, 효율적인 지반설계를 위한 동다짐 에너지를 산정하였다.
5.
2011.11
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본 연구의 목적은 전단경간비에 따른 합성지하벽의 거동을 실험적으로 연구하고 유한요소해석 프로그램인 ADINA를 활용 하여 합성지하벽 (Composite Basement Wall, CBW)의 비선형 거동의 예측이다. 특히 각 층 바닥 부근과 같이 콘크리트가 압축응력상태일 때의 합성벽의 거동을 연구하였다. 특히 강재와 콘크리트가 접촉되는 부분의 모델링 방법에 따른 해석방법의 적합성을 검토하고자 하였다.
콘크리트 벽체부분이 압축응력상태에 있는 합성지하벽의 거동을 이해하기 위하여 합성지하벽에 대한 실험을 실시하고 ADINA 프로그램을 이용하여 유한요소해석을 실시하였다. 해석의 편의를 위하여, 철근은 별도의 독립 요소로 모델링하지 않고, 콘크리트에 등분포되어 콘크리트와 함께 거동하는 것으로 하고 모든 요소는 소성거동을 표현하기 위하여 이선형 모델로 하였다. 강재와 콘크리트의 접촉면과 관련해서는 접촉면의 연결조건에 따라, AGO, SEGO-T 그리고 SEGO-NT로 모델링하여 해석을 실시한 뒤 각 조건에 따른 응력흐름과 집중정도를 관찰하고 그 결과를 실험결과와 비교하였다.
연구결과, 합성지하벽은 전단경간비가 비록 1에 가깝더라도, 강재의 소성변형에 의해 충분히 연성적인 거동을 보이는 것으로 나타났으며, 이와 같은 거동을 묘사하기 위하여 ADINA 프로그램을 이용하여 콘크리트와 강재 및 스터드볼트의 비선형특성을 고려하고 접촉면 요소로서 강재와 콘크리트의 접합면을 모델링하여 해석한 결과 접촉면연결과 모든 절점공유 옵션을 사용한 모델을 적용할 경우, 실험결과와 근사한 예측이 가능한 것으로 나타났다.
6.
2011.11
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고력볼트 길이-직경비가 5d 이상인 경우, 시험을 통한 결과를 활용하여 현장에서 볼트 체결을 하도록 권고하고 있을뿐 길이-직경비에 따른 별도의 규정 및 지침은 없다. 국내에서는 고력볼트 체결법으로 너트회전법이 아닌 토크관리법이 적용하고 있고 최근에는 KS B 2819의 ‘구조물용 토크-전단형 고장력 볼트’(이하, TS 고력볼트)가 주로 사용되고 있기 때문에 길이 인자에 따른 규정이 국외 기준에 비해 미비한 것이 현실이다. 따라서, 본 논문에서는 TS 고력볼트의 길이인자에 따른 적정 축력 도입을 위한 소요 너트회전각 및 토크를 분석하여 길이변수에 따른 특성을 평가하고자 한다. 실험결과의 분석에서는 통계분석 프로그램 Minitab을 활용하여 길이변수에 대한 유효성을 정량적으로 분석했다.
7.
2011.11
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강구조물은 주로 도장에 의해 방식처리 되고 있지만, 장기간 사용함에 따라 강재표면에 부식손상이 발생하게 된다. 이러한 부식손상은 단면감소와 이로 인한 좌굴내하력을 저하시킬 우려가 있다. 현재 다양한 등단면형상과 지지조건에 대한 좌굴강도 추정식 및 설계식이 제안되어 있으나, 부식손상으로 인한 불규칙한 변단면 강부재의 축압축 좌굴강도 평가법은 아직 확립되어 있지 않다. 본 연구에서는 부식 손상된 가시설 강부재에서 절취한 강재시편의 축압축 좌굴실험을 실시하여, 부식강재의 좌굴강도 평가에 대한 기초적 연구를 수행하였다. 본 실험에서는 먼저 가시설 주형보의 웨브로부터 시편 지지길이를 200, 300, 400, 500, 600mm로 달리한 5종류 시편을 각각 2개씩 총 10개의 강재시편을 절취하고, 화학적 방법에 의해 녹을 제거하였다. 그리고 3차원 광학 스캐너를 이용하여 1×1mm 간격으로 표면형상을 측정하여, 각 시편의 잔존두께를 산출하였다. 그리고 10개의 부식 손상된 시편과 부식 손상되지 않은 무부식 시편 12개를 양단 완전고정지지 조건하에서 축압축 좌굴실험을 실시하여, 부식두께감소량 및 시편의 표면형상과 축압축 좌굴강도와의 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 부식 손상정도에 상관없는 무부식 등단면 강재와 동일하게 좌굴강도를 평가할 수 있는 불규칙 변단면 부식강재의 폭방향평균 최소두께 또는 평균잔존두께와 표준편차의 차로 계산되는 유효두께를 적용하여 축압축 좌굴강도을 추정할 수 있음을 제안하였다. 또한 이러한 결과를 실무에도 적용할 수 있도록 실용적인 부식강재의 잔존두께 측정간격도 제시하였다.
8.
2011.11
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심각한 손상, 결함, 재료적인 열화현상 등이 발견되지 않은 교량들은 대부분 설계하중에 대한 안전성을 확보하고 있으나, 주기적으로 시행되는 안전진단에서 건전성이 충분히 입증된 경우조차 대부분 재하시험을 수행하고 있다. 재하시험 필요 여부에 대해서 관련 세부지침에서는 정성적인 기술에 머무르고, 일부 연구들이 응답보정계수 산정 등 내하력 평가에 대한 개선 방안들을 제시하고 있으나, 재하시험의 적정성에 대한 연구는 미미하다. 본 연구는 안전진단에서 재하시험의 관행적 수행에 대한 기존의 의문에 대해 검토하고, 기설 콘크리트 교량들의 상태평가와 내하율 산정 자료 등에 대한 통계 분석을 토대로 재하시험 수행 여부를 포함하는 합리적이고 정량적인 절차적 안전진단 대안을 제시하였다.
9.
2011.11
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본 연구는 PC와 RC부분이 만나는 접합면에 대한 구조적 거동과 수평 전단강도 평가를 위한 실험적 연구이다. 접합면에서의 수평전단 내력은 접합면의 거칠기나 전단보강근 유무에 따라 결정되어진다. 본 연구에서는 전단 보강근의 형상이 루프형과 래티스형로 구분하고, 보강근 간격 등에 따라 총 4개의 수평전단강도 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 접합면에서 수평전단 강도는 수직방향 변형에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 보강근 형상에 따른 비교 결과, 루프형의 실험체가 평균 초기균열하중, 평균 최대하중 및 접합면의 평균 초기강성 측면에서 각각 33.7%, 45.9%와 55.2%정도 큰 것으로 나타났다. 현행의 국내 전단강도 평가식과 비교한 결과, 루프형 전단보강 실험체는 2.32∼4.23배, 래티스형 전단보강 실험체는 1.65∼3.06배 상회하는 것으로 나타났다. 따라서 접합면의 거동이나 구조설계기준에 의한 내력이 안전측으로 평가되어 현장에 적용하는 데에는 별다른 문제는 없는 것으로 판단된다.
10.
2011.11
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본 연구는 PC 작은 보의 댑단부와 PC 큰 보의 레져에 대한 전단성능을 평가하기 위한 전단 구조성능 실험연구이다. 일반적으로 작은 보의 댑단부와 큰 보의 레져는 사용하중에 안전하도록 설계하고 있지만, 작은 보의 단부를 연속단으로 설계한다면 작은 보의 댑단부와 큰 보의 레져는 고정하중과 시공하중에만 안전하도록 설계할 수 있다. 이에 대한 구조성능을 평가하기 위하여 행거철근 정착방법, 설계하중, 레져보강근유무를 변수로 총 7개 실험체를 제작하여 전단실험을 실시하였다.
실험결과, 댑단부 및 레져가 <DL+CL>으로 설계되어도 작은 보의 연속성은 확보될 수 있는 것으로 나타났으며, 전단 임계단면은 지지점으로부터 유효높이(d)만큼 떨어진 위치에서 형성된 후 댑단부로 진전되었다. 그리고 PCI 핸드북에서 레져를 설계할 때 캔틸레버 슬래브와 같은 구조일 때로 해석하고 있는데, 본 공법에서의 레져는 3변 고정 슬래브와 같은 구조이므로 PCI 핸드북에서 정의하는 방법은 본 공법의 레져를 과대설계할 가능성이 있는 것으로 사료된다.
11.
2011.11
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우리나라 지반공학 기술의 발달로 지반굴착 공사가 대규모로 수행되고 있으나, 최근 지반굴착시 공사현장 또는 인접구조물⋅시설물에 직,간접적인 피해를 유발하는 사고가 빈번히 발생하고 있다. 특히 도심지의 지하터널, 도시철도 역사, 대규모 상업시설, 초고층 빌딩의 기초 공사, 대규모 단지의 재개발 등 인접한 곳에 주거시설이나 상업시설이 밀집해 있는 곳에서의 지반굴착 사고가 빈번히 발생하고 있어 경제적인 손실 뿐 아니라 인명피해가 발생하여 사회적인 비용이 급속히 증가하고 있는 실정이다.
따라서 빈번히 발생하는 흙막이 굴착관련 사고를 방지하기 위해서는 여러 유형의 붕괴사고의 원인에 대한 분석이 필요하다. 본 고에서는 최근 발생한 흙막이 굴착공사로 인한 다수의 사고 및 인접시설물에 영향을 끼친 사례를 수집, 분석을 수행하여 사고발생 원인에 대하여 고찰과 개선방안을 제안하였다.
12.
2011.11
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이 연구에서는 콘크리트 초기재령시의 역학적 특성을 분석하고 수화반응 및 발열반응으로 인한 콘크리트 내부에서 발생하는 온도 및 상대습도의 변화에 대한 분석을 실시하고자 하였다. 세 가지의 다른 단위시멘트량을 실험변수로 하였으며, 타설 직후부터 콘크리트 내부의 온도 및 상대습도의 변화 계측하기 위하여 새로운 계측시스템을 개발하였다. 단위시멘트량에 압축, 인장 및 휨강도의 변화는 크지 않았으며, 재령 7일 이후에는 증가가 많지 않았다. 각 측정부위별 최고 온도는 타설 후 약 11시간 정도 경과 시에 발생되었으며 이후 점차 온도가 낮아지다가 양생 1일 경과 후 거푸집 탈형 이후부터 온도가 하강하기 시작했다. 각 측정부위별, 온도감소 분석 결과, 콘크리트 구조물의 위치 및 노출조건에 따라 온도의 변화가 굉장히 다른 것으로 분석되었으며, 초기재령에서 콘크리트 내부의 상대습도의 변화는 수화반응에 영향을 미치는 단위시멘트량 보다는 외부에 노출된 상태가 더 큰 영향을 미칠 수 있는 것으로 분석되었다.
13.
2011.11
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KS F 2782(숏크리트용 급결제) 규격은 터널시공 또는 단면보수․보강 현장에서 사용되는 숏크리트용 급결제의 성능을 평가하기위한 규격이라 볼 수 있다.
KS F 2782(숏크리트용 급결제) 규격에 의한 급결제의 품질시험방법은 단순히 급결제의 품질만을 확인하기 위해서는 많은 변수들이 존재하고 있다. 또한 현재까지 생산된 급결제 제품들은 실내시험에서는 거의 대부분 품질기준에 만족하지는 못하지만 현장에서 급결제가 숏크리트에 혼합되어 슈팅된 후의 품질은 상당히 만족하는 수준의 제품들이 다수이다. 즉 실내 시험을 통해 도출한 결과를 바탕으로 현장에 적합여부를 판단하기 위해서는 실내 시험과 실제 타설 시의 품질의 연관성을 확인하고 그에 맞는 시험방법을 찾아야 한다고 본다.
따라서 본 연구는 급결제와 숏크리트의 재료의 조건을 다양하게 하여 길모어침에 의한 시험결과와 압축강도를 비교하여 KS F 2782(숏크리트용 급결제) 규격은 급결제의 품질을 확인하기 위한방법으로서 적합성에 대하여 분석하고자 한다.
그 결과로서 KS F 2782규격의 일부만 수정을 한다고 해서 해결될 수 있는 문제점은 아니며 전반적으로 처음부터 철저하게 검토를 하여 국내 현실에 적합하고 실내 시험의 균일성이 보장되면서 현장에 적용 시 충분한 연관성이 있는 보완책이 마련되어야 한다.
14.
2011.11
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우리나라는 삼면이 바다로 이루어져 있으며 많은 철근콘크리트 구조물이 위치해 있다. 만약 철근콘크리트 구조물이 염해의 노출이 장기화 된다면 철근의 부식으로 인하여 철근-콘크리트 부착성능이 감소될 뿐만 아니라, RC 구조물의 성능저하가 우려되고 있다. 따라서 본 연구에서는 부착성능이 상실된 RC 보-기둥 접합부에 대한 기초자료를 확보하기 위해 연구를 수행하였다. 철근-콘크리트 부착이 상실된 보-기둥 접합부를 제작하여 부착 및 비부착 특성 여부에 따라 반복 횡하중 실험 및 해석적 연구를 수행하여 접합부의 성능을 평가 및 고찰하였다.
15.
2011.11
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본 논문에서는 실험을 통해 섬유복합 보강근이 콘크리트 표면저항치에 미치는 영향을 고찰하였다. 본 실험에서 콘크리트의 표면저항치는 Wenner기법에 의하여 4probe 방식에 의하여 측정되었다. 이형철근과 국내에서 생산된 GFRP 보강근 및 CFRP 보강근이 사용되었으며, 비교를 위하여 무보강 실험체의 표면저항치도 측정되었다. 기존의 연구에 따르면, 내부에 보강된 이형철근에 의하여 저항치가 영향을 받게 되는데, 보강근의 위치, 깊이 및 보강방향에 의하여 영향을 받는 것으로 보고된바 있다. 본 논문에서는 노후된 콘크리트구조물의 보강재와 신설구조물의 철근을 대신하여 사용될 수 있는 GFRP 및 CFRP 보강근이 사용되었을 때, 표면저항치의 변화를 실험적으로 고찰하였으며, 이 결과는 향후 FRP가 사용된 구조물의 부식상태 파악을 위한 비파괴시험 결과에 대한 평가에 유용하게 사용될 수 있다.
16.
2011.11
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건설기술자들에게는 첨단 복합재료구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 단순지지된 적층판을 특별직교이방성 적층판 이론에 의하여 해석하였다. 본 연구에서는 형상비를 1 : 1 ~ 1 : 5 까지 변화시켜가며 해석을 수행하였다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정식에 대한 종방항 모멘트항(M_x)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에서는 특별직교이방성 적층판의 고유진동수에 대한 형상비의 영향을 연구하였으며 이 방법을 사용하면 충분히 정확한 값을 산출할 수 있다. 본 논문의 연구의 결과는 단순지지된 특별직교이방성 적층판의 해석에 이용할 수 있다.
