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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.14. No.2. (2010년 3월) 16건
1.
2010.03
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철근콘크리트 지붕 슬래브에 작용하는 온도변화는 여름에는 부재를 팽창시키고 겨울에는 수축시키기 때문에 콘크리트의 응력변화를 야기시키며 이와 같은 거동은 년단위로 반복되어 사용성과 극한상태 모두에 대해서 부재의 구조성능에 영향을 미친다. 본 논문에서는 최근 20년 동안 한국의 기상변화를 분석하여 온도변화의 패턴을 계산하였으며 또한 이와 같이 장기적으로 반복되는 온도변화에 대한 영향을 실험적으로 연구하였다. 6개의 동일한 형태를 가진 철근콘크리트 슬래브를 제작하고 가력주기와 손상유무를 주 변수로 실험을 실시하였다.
실험으로부터, 1년, 10년 20년 동안의 가력기간 변화에 따른 슬래브의 강성변화에서, 여름의 경우에는 10년에서 1년 일 때의 강성과 비교하여 약 30% 정도 감소되고 겨울의 경우에는 30년 이후부터 약 31%(1년과 비교) 저하되는 것으로 나타났다. 또한 이들 손상된 RC슬래브에 대한 파괴실험을 통하여 슬래브 부재의 보유성능을 평가한 결과, 외기에 노출된 기간의 변화에 따른 슬래브 부재의 초기강성 및 최대내력의 변화는 크지 않은 것으로 나타났다. 단, 20년 이상의 반복온도하중을 받은 경우에는 항복내력이 낮아지는 경향을 보이는 것으로 나타났다.
2.
2010.03
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본 연구에서는 콘크리트 배합과 혼화재 첨가에 의한 콘크리트 물성 변화가 매립 철근의 부식을 평가하는 전기-화학적 기법에 미치는 영향을 확인하고 그 원인을 분석하였다. 연구 결과 자연전위법은 철근의 부식면적이 10% 이하일 경우 콘크리트 내부 물성에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 혼화재가 혼입된 경우에는 높은 부식상태의 철근에 대한 정성적인 부식평가가 가능하였다. 또한 분극저항법은 부식량이 10% 이하로 미미한 경우에도 콘크리트 물성의 영향을 받지 않았으나, 혼화재가 혼입된 경우에는 비슷한 철근부식면적의 OPC보다 부식정도를 과소평가하는 것으로 나타났다.
3.
2010.03
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본 연구의 목적은 내진규준이 적용되기 이전에 건설된 역사건물의 내진성능 평가 및 내진보강이다. 이를 위하여 2층 RC 역사건물의 내진성능이 평가되었다. 동적해석에 의한 층간변위비 및 층전단력 평가결과, 층전단력이 설계기준의 밑면전단력을 초과하는 것으로 평가되어 적절한 내진보강이 필요한 것으로 평가되었다. 내진성능 향상을 위하여 총 4개의 강재댐퍼가 사용되었다. 해석 변수는 강재댐퍼 형상 및 설치 방법이다. 동적해석결과 역 K가새로 설치되는 슬릿댐퍼가 다른 댐퍼 형상 및 설치 방법보다 우수한 내진성능을 가진 것으로 평가되었다.
4.
2010.03
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이산화탄소에 의해 열화된 콘크리트 구조물의 보수 후 잔존수명을 평가할 때 보수재의 효과를 고려하기 위해 본 연구에서는 탄산화에 의해 열화를 받은 콘크리트 부재의 보수 후 재열화과정을 Fick's 확산(diffusion) 제1법칙을 이용하여 모델링함으로써 단면복구재에 의해 보수된 콘크리트 부재의 독특한 상황을 고려한 합리적인 예측식을 제시하였다. 연구결과는 보수재의 이산화탄소 확산 프로파일과 기존 구체콘크리트의 탄산화된 부분의 이산화탄소 확산 프로파일을 효과적으로 모델링할 수 있음을 보여줬다. 제시된 평가모델식에 대한 검증예제를 통해 보수재의 이산화탄소 확산지연효과를 확인할 수 있었으며 보수된 콘크리트 구조물의 보수 후 잔존수명을 객관적이고 수치계산적인 방법으로 평가할 수 있었다.
5.
2010.03
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시공단계에 따른 강상판교의 변위를 측정하였고, 이 결과와 비교하기 위하여 3차원 구조해석을 수행하였다. 검증된 모델을 사용하여 대블럭 시공법에 의한 시공단계에 따른 3차원 구조해석을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 설계에 사용된 Grid 해석과 3차원해석에 의한 결과를 비교하면, Grid 해석의 결과는 곡선교의 변위를 모사하는데 한계가 있었으며, 두 가지 해석방법에 의한 변위의 차이는 약 10∼20%정도였다. 2. 가설중에 일어날 수 있는 최대 처짐은 완료된 상태의 처짐에 비하여 1.7배까지 크게 발생하였다. 3. 시공단계 해석 결과, 블록시공법에 의하여 시공되는 교량의 거동은 전체 구조물이 일체로 되어 한 번에 거치되는 교량과는 다른 결과가 도출되며, 중간의 가설과정에서는 설계시 고려된 응답보다 더 큰 결과가 도출되고 있으므로, 설계시 시공단계를 고려한 해석을 통하여 합리적인 구조설계가 이루어져야 한다.
6.
2010.03
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사회적 생활환경이 향상되고 안정됨에 따라 도시지역의 건설시장이 포화되고 있다. 신축 보다는 기존건물의 리모델링 혹은 유지관리를 통해 사용수명을 연장시키는 방안에 대한 연구가 활발하다. 국내의 경우에도 노후 구조물 등을 중심으로 이러한 논의가 활발히 이루어지고 있으며, 리모델링의 사회적 중요성은 점점 증가되고 있다. 노후 구조물의 리모델링 공사의 경우 구조도면 및 구조계산서 등이 없는 경우가 대부분이며, 개보수 및 구조변경 등 여러 가지 위해요인으로 인해 구조안정성에 대한 불확실한 요소를 내포한 상태에서 공사가 진행되고 있는 현실이다. 특히 슬래브의 경우 이러한 불확실한 상황을 반영하듯이 리모델링 공사과정 중 부적절한 하중이 작용하여 구조물이 파괴되는 경우가 종종 보고되고 있는 현실이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 제약적인 환경 속에서 좀 더 정확한 구조해석을 실시하고자 유한요소법을 사용하여 설계하중 하에서 유한요소의 종류 및 배근의 유무에 따른 슬래브의 해석결과를 비교분석 하였다. 또한, 해석결과를 실제 리모델링 시공현장에 적용하여 해체잔재 및 해체장비 운용, 또한 동바리 보강에 따른 슬래브의 구조안정성을 평가하였다.
7.
2010.03
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장대 아치교 설계 시 시공단계와 완성단계에서 발생할 수 있는 문제에 대하여 검토하고 있으나 케이블 손상에 대한 구조안전성 평가는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 공용 중 충돌사고로 인한 행어 파단 시 교량의 구조안전성을 분석하는 것을 연구 목적으로 한다. 이를 위하여 행어 파단에 따른 하중을 충격함수로 이상화하여 동적 해석을 수행하였다. 행어가 파단 되었을 경우 각 행어의 최대 장력은 파단 된 행어와 인접한 행어에서 발생한 것으로 나타났으며 정적 하중보다 동적 하중에서 크게 나타났다. 그러므로 장대 아치교의 구조안전성을 확보하기 위해 행어 파단에 따른 충격하중을 동적 하중으로 고려한 해석이 필요하다. 또한 본 연구의 해석 방법 및 결과는 이후 아치교 설계 시 참고자료로 활용될 수 있다.
8.
2010.03
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퍼포본드 FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재로 이용한 합성보에 대한 실험을 수행하였다. FRP 판을 영구 거푸집 및 인장 보강재의 합성이용은 재래적인 방법에서 필요한 거푸집 조립 및 탈형 등의 작업이 수반되지 않으므로 빠른 시공이 가능하다. FRP 판과 콘크리트가 합성 구조체로 작용하기 위해서는 FRP 판의 표면처리가 필요하다. 이를 위해 FRP 판에 잔골재를 현장에서 많이 사용하는 에폭시를 이용하여 부착하고 FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하였다. 합성보에 추가적인 휨 및 전단보강은 하지 않았다. 비교를 위해 두 가지 종류의 비교 실험시편을 제작하였다. FRP 판의 웨브에 구멍을 천공하지 않은 비교 실험시편과 FRP 판 대신에 철근으로 보강한 비교 실험시편이다. 모든 시험체는 중앙에 집중하중을 재하하여 파괴까지 실험하였다. 본 연구 결과 퍼포본드 FRP 판은 콘크리트 구조물의 영구 거푸집 대용 및 인장 보강재로도 활용 할 수 있는 가능성을 보여주었다.
9.
2010.03
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본 연구에서는 해석의 결과 내부 지점부 보강과 외부프리스트레싱의 도입이 일반 플레이트거더교의 단면보다 단면감소의 효과가 있음을 확인하였으며 특히 외부프리스트레싱의 도입으로 얻은 솟음은 교량의 처짐을 감소시켜 사용성 측면에서 긍정적인 효과를 나타냄을 확인하였다. 해석결과를 바탕으로 하여 거더 개수 별 적용가능 단면을 도시 하였으며, 거더 개수가 4개일 경우에 한하여 회귀분석을 시행해 회귀식을 제시함으로써 추후에 이와 같은 단면을 사용할 때 응력예측을 가능할 수 있게 하였다.
10.
2010.03
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팽이기초에 대한 일본과 국내에서 현재까지 공통적으로 연구되고 있는 것은 팽이기초의 현장재하실험에 대한 지지력과 침하량에 주목되어 있다. 그러나 팽이기초에서 선행되어야할 연구는 공법 자체가 상재하중을 하부에 어떠한 원리로 전달되는 지에 대한 분석이 수행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 일본에서 개발된 Top-Base Foundation과 국내에서 개발된 부양형 팽이기초의 응력전달 메커니즘을 수치해석 및 실내모형실험을 통하여 분석하였다. 팽이기초의 하중전달 메커니즘을 분석한 결과 상재하중에 대한 팽이기초 자체의 하중저감 분담률은 주로 팽이기초와 쇄석사이에서 발생하는 주면마찰력이 가장 크게 나타났다. 또한, 팽이기초의 내부응력분산효과를 포함한 Top-Base Foundation의 총 응력분산각은 41.8°이며, 부양형 팽이기초의 총 응력분산각은 44.5°로 산정되었다.
11.
2010.03
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본 연구는 루가구의 멍에 실험에서 휨거동 및 보강효과 등의 특성을 파악하였다. 실험 결과, 기준실험체는 가력하중 초기부터 하단에서 휨균열이 발생하여 파괴로 진행되었으나 탄소섬유막대 보강실험체는 실험체 상부에서 압축에 의한 수축현상이 발생하여 압괴되거나 보강재의 파단으로 파괴되어 초기하중부터 보강효과가 발휘되는 것으로 사료된다. 보강실험체는 기준실험체에 비해 항복강도는 6% ~38%, 최대강도는 8%~17% 높은 강도를 나타내었다. 탄소섬유막대로 휨 보강한 실험체는 휨처짐 제어의 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다. 보강실험체의 연성계수는 기준실험체에 비해 평균 141% 정도 증가되는 것으로 나타나 구조적으로 연성 거동을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
12.
2010.03
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다양한 요인에 의해 성능이 저하된 철근콘크리트 구조물은 보수․보강 공법이 요구된다. 현재 다양한 공법과 신소재를 이용한 보강법의 개발이 진행 중에 있다. 최근에 섬유보강 복합체(FRP)를 이용한 보강공법이 주목받고 있으며, 많은 연구와 개발이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 FRP-알루미늄 유공복합보로 보강된 RC보의 화재거동에 관한 실험결과를 제시하고자 한다. 사전가력으로 손상시킨 RC보에 FRP-알루미늄 유공복합보로 보강후 화재노출시킨 결과, 손상율이 높아질수록 화재노출에 더욱 많은 영향을 받았으며, 보강효과가 떨어짐을 실험결과 나타났다.
13.
2010.03
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교량구조물의 지진재해평가기술을 개발하기 위해서는 전체 교량에 대한 분류체계별 표준교량을 선정한 후, 간편한 정식화 방법을 통해 지진취약도를 분석하고, 이로부터 교량의 근사적인 지진위험도를 평가하는 것이 현실적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 HAZUS에서 사용 중인 간편하면서도 실용적인 방법을 미국과 국내의 내진설계수준 등을 고려하여 국내 PSC-I 거더교에 적용 가능하도록 ‘수정된 HAZUS 방법에 의한 한국형 지진취약도함수’를 개발하였다. 이를 위해 국내 표준교량 형식 중 하나인 PSC-I 거더교에 대해 수치해석적 방법을 적용하여 해석적 지진취약도함수를 구하고, 수정된 HAZUS 방법을 적용하여 지진취약도함수를 구한 후 그 결과를 비교‧분석하였다. 수정된 HAZUS 방법에서의 주요 계수는 수치해석적 방법에 의한 지진취약도함수와 가장 유사한 경향을 보이도록 하는 계수를 선택하는 방법으로 결정하였으며, 강도감소계수의 경우 HAZUS에서 제시한 값의 70% 수준을 사용할 때 해석적 결과와 유사한 지진취약도 함수를 구할 수 있음을 알 수 있었다.
14.
2010.03
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본 연구는 동결융해, 염해 및 중성화가 복합적으로 작용하는 콘크리트 구조물의 내구성능을 평가하기 위하여 일반강도 콘크리트를 대상으로 동결수를 달리하여 동결융해 시험을 실시함으로서 염해와 동결융해 복합작용에 의한 콘크리트의 열화를 평가하였고, 염해, 동결융해 및 중성화의 세가지 열화가 복합적으로 발생되는 복합열화에 대해서는 적절한 평가방법이 부재하여 동결수에 따른 동결융해 시험 후의 시험체에 대하여 중성화 촉진시험을 실시함으로서 복합열화에 의한 콘크리트 내구성능 저하 특성을 평가하고자 하였다. 본 연구를 통하여 동결수의 종류나 물-결합재비 수준과 무관하게 고로슬래그미분말을 사용한 배합의 경우 염해와 동결융해가 동시에 복합적으로 발생되는 환경에서도 우수한 저항성능을 보이는 결과를 나타내므로 동결융해를 포함한 복합열화 환경에서 충분한 내구성 확보를 위해서는 최소한의 설계기준강도의 확보와 고로슬래그미분말 등 적절한 시멘트 결합재의 선정이 무엇보다 중요하다는 결론을 얻었다.
15.
2010.03
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강바닥판 박스거더에서 바닥틀은 강바닥판, 종방향 리브 및 횡방향 리브로 구성된다. 본 연구 대상 교량은 약 40년 동안 공용되어온 교량으로 바닥틀을 구성하는 U리브의 연결부에서 피로균열이 발생하여 다이어프램 사이에 U리브를 지지하기 위한 횡방향 리브 플레이트와 종방향 프레임을 설치하여 보강하였으나 추가적인 균열이 발생하였다. 균열이 발생된 U리브에는 볼트 연결 강판접착에 의한 보강이 수행되었으나 일부 보강된 리브에서 균열 및 응력집중이 발생되어 보강방법을 맞대기용접에 의한 보강방법으로 변경하였다. 본 연구에서는 U리브의 응력 변화를 파악하기 위해 프레임 보강 전후 구조해석을 수행하였고, 상시교통하중에 의한 응력변화를 파악하기 위해 변동응력을 측정하여 보강방법에 따른 영향을 분석하였다.
16.
2010.03
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철근콘크리트 구조물의 사용성을 검토할 때 처짐은 가장 중요한 사항 중 하나이며, 철근콘크리트 휨 부재의 처짐은 일반적으로 유효단면2차모멘트의 개념을 적용하여 구해진다. 그러나 이미 사용중인 철근콘크리트 보에서 정확한 사용하중을 알기 어려운 경우에는 기존의 방법으로 처짐을 계산하는 것이 쉽지 않다. 따라서, 이 연구에서는 철근콘크리트 보에서 균열과 처짐은 상호 밀접한 관련이 있다는 사실을 바탕으로 작용하는 하중의 크기에 무관하게 철근 콘크리트 보 부재의 균열 상태로부터 처짐을 쉽게 산정할 수 있는 방법을 제안하고자 하였다. 균열폭의 합, 평균변형률 및 곡률 등의 관계를 이용하여 처짐식을 제안하였으며, 수정계수를 적용하여 보다 정확한 처짐식을 제안하고자 하였다. 이 제안식을 사용할 경우, 철근콘크리트 보에 작용하는 하중 크기에 무관하게 균열을 측정함으로써 처짐 추정치를 얻을 수 있으며, 유효 단면 2차 모멘트 값을 산출하여 처짐을 산정하는 기존의 방법에 비해 비교적 간단하게 처짐을 산출 할 수 있다.
