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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.10. No.2. (2006년 3월) 15건
1.
2006.03
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본 연구의 목적은 면진건물의 설계를 수행하는데 있어, 면진건물의 주기, 수평 변위량 등과 같은 면진장치의 성능을 결정하기 위한 중요 요소들을 손쉽게 산정할 수 있는 포락해석용 도표를 산정하는데 있다. 이를 위하여 가속도로 표현되는 설계지진의 위험도 대신, 에너지와 관계된 VE 스펙트럼을 아울러 산정한다. UBC 97의 지진응답계수를 적용한 경계주기 TG 및 최대속도 응답 V0를 지반조건별로 제안하였으며, 이를 근간으로 한 스펙트럼 작성법을 제안하였다. 제안된 VE 스펙트럼을 근거로 지반조건별 포락해석용 도표를 작성하였다.
2.
2006.03
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현대사회에 있어 필수불가결한 사회기반시설인 하수시설은 대부분 주요 재질이 콘크리트이며, 이러한 콘크리트 하수시설은 최근 황산화세균에 기인한 생화학적 부식에 의해 심각하게 열화되고 있는 상황이다. 이에 본 연구에서는 생화학적 부식을 방지하기 위한 기법으로서 황산화세균의 생장을 억제할 수 있는 항균제를 개발한 후 황산화세균에 대한 항균성능을 평가하였으며, 콘크리트에 대한 적용성을 검토하기 위해 항균제를 도포한 콘크리트의 각종 물리적 성능을 실험적으로 검토하였다. 그 결과 항균제의 항균성능은 유효하였으며, 항균제 도포에 의한 압축강도 및 부착강도는 유의할 만한 경향을 보이지 않았고, 마모저항성, 흡수계수 및 투기계수는 현저히 증가하는 것으로 나타났다.
3.
2006.03
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휨철근 대체재로 FRP Bar를 사용한 콘크리트 보에 대하여 휨보강근비의 변화에 따른 콘크리트의 전단강도를 일련의 콘크리트 보 실험을 통하여 조사하였다. 실험 결과, 콘크리트의 전단강도는 RC보의 경우보다는 낮은 값으로 나타났지만, 휨보강근비가 증가함에 따라 전단강도도 증가하는 것으로 분석되었다. 문헌에 제안된 식과 실험결과의 회귀분석을 이용하여 FRP Bar의 종류 및 휨보강근비를 고려한 전단강도보정계수를 제안하였다.
4.
2006.03
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고강도 콘크리트는 구조적인 장점에도 불구하고 화재 시 폭렬과 함께 취성적인 파괴를 나타내는 단점으로 인하여 내화설계 시 주의하여 사용하여야 한다. 고강도 콘크리트의 폭렬제어를 위하여 폴리프로필렌 섬유(PP섬유)의 혼입이 가장 효율적인 것으로 여러 연구결과를 통하여 보고 되었으나, 이들은 대부분 콘크리트 공시체를 대상으로 한 내화실험의 결과로서 최적의 PP섬유 혼입량에 대한 부재수준의 연구는 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트 기둥의 내화설계를 위한 최적의 PP섬유 혼입량을 제시하기 위하여 콘크리트 강도와 PP섬유의 혼입량을 변수로 하는 기둥부재의 내화실험 및 잔존강도 실험을 수행하였으며, 실험결과 콘크리트 강도가 증가 할수록 기둥 실험체의 잔존 축강도비는 증가하였으며, PP섬유 혼입량을 0%에서 0.2%까지 증가 시킬수록 기둥의 잔존 축강도비가 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 최적의 PP섬유 혼입량으로서 0.2%가 적절할 것으로 판단된다.
5.
2006.03
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최근들어 매스콘크리트 구조물의 시공이 증가 추세에 있다. 이러한 매스콘크리트는 수화열상승으로 온도균열이 발생할 수 있다. 온도균열을 방지하기 위하여 일반적으로 프리 쿨링, 파이프 쿨링 및 타설높이를 제한하는 방법이 사용된다. 본 연구에서는 교각 기초의 온도균열을 방지하기 위하여 열응력 검토를 실시하였으며, 이때 기초는 12m×14m의 면적과 3m 높이를 가지는 것을 모델로 하였다. 타설 높이를 제한하는 방법과 파이프 쿨링에 의한 해석결과를 비교 검토 하였다. 온도응력를 해석한 결과 지반위에 타설한 기초매트는 타설높이를 제한하는 방법과 파이프쿨링 방법에 의해 균열을 제어할 수 있다.
6.
2006.03
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본 논문에서는 원통형 정착구를 사용하고 외부 긴장재로 보강된 강 I형 보의 극한거동을 실험을 통하여, 초기 긴장력, 편심거리, 강연선의 개수 및 단면적의 변수에 대한 보강 효과를 분석하였다. 실험을 통해 초기 긴장력 보다 강연선의 개수, 단면적, 편심거리를 크게 하는 것이 보강에 더 효과적인 것으로 나타났다. 제안된 원통형 정착 시스템은 이러한 변수를 적용함에 있어 용이하다는 장점을 가지고 있다. 그 결과로 원통형 정착 시스템이 강주형의 보강에 효율적이고 적용성이 있음을 입증하였다.
7.
2006.03
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교량의 설계에 있어서 정확한 하중의 산정은 교량의 안전성 확보에 가장 핵심적인 사항이며 향후 유지관리 측면에서도 매우 중요하다. 교량구조물에서 차량에 의한 하중효과는 주로 활하중(충격하중 포함) 및 피로하중으로 나타난다. 이들 하중의 정형화를 위해서는 실제 교량상을 주행하는 중차량의 중량 및 통행특성을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 이를 위해서 주행중인 차량을 정지시키지 않고 중량을 계측할 수 있는 시스템(Bridge Weigh-In-Motion, BWIM)의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 기능을 갖는 BWIM시스템을 국내실정에 맞게 개발하고 이를 고속도로상의 교량에서 검증하였다.
8.
2006.03
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본 연구의 목적은 다단계 동적계획법 및 축차무제약 최소화기법을 이용하여 강접 및 다양한 반강접 접합부 모델을 가진 뼈대 구조물의 최적화 알고리즘을 개발하는데 있다. Bowing effect를 고려한 비선형 보-기둥이론을 사용하였으며, 보-기둥의 접합부는 반강접접합부인 양면 복부앵글을 가진 접합부, 상․하플랜지 접합부, 양면복부앵글을 가진 상․하플랜지 접합부를 고려하여 연구를 수행하였으며, 각 접합부의 해석모델은 수정된 지수모델, 다항식 모델, 파워모델을 사용하였다. 최적화문제에 있어서 목적함수는 강재의 중량을 취하였으며, 설계변수는 부재의 단면치수를 선택하였다. 설계제약조건은 축력, 전단력 및 휨모멘트의 저항성과 사용성에 대해 수식화하였다. 본 연구에서 개발된 기하학적 비선형을 고려한 2차 탄성해석법을 이용하여 강접 및 다양한 모델을 가진 반강접 강뼈대 구조물의 종합적인 연속 최적설계 프로그램을 개발하였다.
9.
2006.03
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FRP 판은 외부 부착된 보강 판의 효과적인 부착강도의 증진으로 실질적으로 부착강도에 대한 많은 연구가 수행되어왔다. 선행연구자들은 이러한 부착강도를 알아보기 위하여 다양한 변수를 설정하여 실험을 통하여 FRP 판의 부착강도를 규명하였다. 그러나, 이러한 부착강도를 알아보기 위한 실험은 장비구축의 비용과 시간 소비가 많이 되고 수행하기 어렵기 때문에 국한적으로 수행되고 있다. 본 연구는 선행연구자들의 부착실험 데이터를 다양한 신경망 모형과 알고리즘을 적용하여 최적의 인공신경망 모형을 개발하는데 그 목적이 있다. 인공신경망 모형의 출력층은 부착강도, 입력층은 FRP 판의 두께, 폭, 부착 길이, 탄성계수, 인장강도와 콘크리트의 압축강도, 인장강도, 폭을 변수로 선정하여 학습을 수행하였다. 개발된 인공신경망 모형은 역전파 학습 알고리즘을 적용하였으며, 오차는 0.001범위에 수렴되도록 학습을 하였다. 또한, 일반화 과정은 Bayesian 기법을 도입함으로써 보다 일반화된 방법으로 과대적합의 문제를 해소하였다. 개발된 모형의 검증은 학습에 이용되지 않은 다른 선행연구자들의 부착강도 결과 값과 비교함으로서 실시하였다.
10.
2006.03
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건축물의 초고층화에 따라 최근 고성능 콘크리트의 사용이 증가하고 있다. 이러한 고성능 콘크리트는 고강도, 고유동, 고내구성 등 다양한 성능을 발휘하지만, 화재시 폭열에는 약한 것으로 알려져 있다. 본 연구는 PP섬유 혼입 및 마감재 변화에 따른 고성능 RC 기둥의 폭열방지 성능을 검토한 것이다. 실험결과 내화시험 후 폭열특성으로, 먼저 플레인의 경우 심한 파괴 폭열과 함께 철근이 노출됐고 내화뿜칠로 마감한 고성능 콘크리트는 내부 수분의 영향으로 플레인보다 더욱 심한 폭열을 나타냈다. 또한, 마감재 변화에 따른 시험체의 폭열특성으로는 내화도료로 마감한 경우가 가장 우수한 폭열방지 효과를 나타냈으며 폴리프로필렌 섬유를 0.1%혼입한 콘크리트는 3시간 가력 내화시험 후 가장 안전한 폭열방지 성능을 입증하였다.
11.
2006.03
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구조물이 손상을 받으면 그 구조물의 동적특성인 고유진동수, 감쇠비, 모드형상 등이 변한다. 본 논문에서는 구조물이 손상을 받을 때 고유진동수의 감소율에 대한 특성을 알아보고 그 감소율을 이용한 구조물의 손상평가를 다룬다. 손상의 유무뿐만 아니라 손상의 위치와 정도까지도 고유진동수의 감소율만으로 파악하고자 하였으며 인공신경망을 이용하였다. 신경망에 사용되는 자료는 다른 연구와 달리 해석 자료로부터 얻어지는 오차 없는 자료뿐만 아니라 실측자료를 가상하여 오차를 포함하는 자료를 대상으로 하였으며, 고유진동수의 감소율로 훈련된 인공신경망을 활용하여 구조물의 손상 위치와 정도를 파악할 수 있었다.
12.
2006.03
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본 연구는 볼트의 조임력을 이용한 와이어로프의 휨보강 효과에 대한 실험 및 사례에 대한 것이다. 본 공법은 와이어로프에 볼트와 너트를 이용해 긴장응력을 도입하며, 이 방법은 시공성이 매우 우수하다. 제안된 방법에 대한 휨보강 효과에 대한 검증을 위해 실험을 수행하였다. 콘크리트 압축강도는 24MPa이고 전단스팬비()가 2.8인 실험체의 주요변수로는 초기 긴장응력과 새들 수량으로 하였다. 실험결과, 무보강 실험체에 비해서 휨내력은 약 160% 증가하였으며, 초기 긴장력에 따라서 균열 및 극한모멘트가 증가하였다. 그러나 새들의 수량은 균열 및 극한모멘트에는 영향을 주지 않았다. 실제 구조물의 보강공사에 적용한 사례를 통해서 제안된 공법은 다른 보강방법보다 매우 경쟁력 있는 방법임을 알 수 있었다.
13.
2006.03
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FRP 시스템으로 보강된 철근콘크리트 단면 대부분이 철근콘크리트로 구성되어 있어 휨해석 및 휨설계를 직사각응력블록을 이용한 강도설계법에 의존하는 경향이 있다. 그러나, 보강단면의 인장철근 및 FRP시스템에 의한 인장력이 부족한 단면의 FRP 시스템의 변형률이 인장파단변형률을 초과하면 강도설계법을 적용할 수 없는 해석상 모순에 빠져든다. 인장철근과 탄소섬유시트에 의한 인장력이 낮은 탄소섬유시트 보강보 실험에서 콘크리트 최대압축변형률이 0.003보다 낮은 것으로 측정되었을 뿐 아니라 최대휨모멘트는 강도설계법으로 산정된 공칭휨모멘트보다 작은 것으로 측정되어, FRP 시스템 보강단면의 공칭휨모멘트 산정에 강도설계법의 적용한계가 있는 것으로 나타났다.
14.
2006.03
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유류탱크 구조물을 대상으로 기 실시한 유류탱크 정밀안전진단 결과를 중심으로 구조적 문제점을 도출하고 이를 근간으로 내구년수를 결정하는 기법에 대하여 제시하고자 하였으며 추가로 구조적 개선사항도 제안하였다. 정밀안전진단 결과 폐기된 유류탱크를 분석하면 시공년도와는 상관없이 시공, 유지관리 등의 정도에 따라 상이한 것으로 분석되며, 탱크형식별로는 매립형의 건전성이 가장 취약한 상태이다. 또한 손상원인별로 분석한 결과 강재 부분에 대해서는 강재의 두께, 용접 불량이 가장 많은 상태이며, 기초의 영향에 따른 부등침하의 원인도 다수 조사되었다. 또한, 유류탱크의 수명은 일반적으로 30년 정도를 예상수명으로 관리하고 있으며 연구 결과 내구년수는 30년으로 추정 할 수 있었다.
15.
2006.03
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구조물을 설계할 때 사용하는 컴퓨터 프로그램들은 구조물에 작용하는 각각의 조건을 고려한 최적의 설계를 할 수 있도록 도움을 준다. 하지만 컴퓨터 프로그램은 단순화시키고 일반화시킨 조건들을 적용하기 때문에 그 결과들은 실제 구조물의 거동을 정확히 설명할 수 없다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해서 도입된 것이 스마트 구조이고 스마트 시스템을 통해 구조물을 상시 계측함으로서 실제 구조물의 정확한 거동을 파악할 수 있다. 본 연구는 실험을 통해 기존의 구조설계방법에 의한 구조물의 거동과 실제 구조물의 거동을 비교하여 계측시스템의 타당성 검토와 함께 앞으로의 발전가능성을 알아보고자 한다.
