간행물
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
권호리스트/논문검색
Vol.18. No.4. (2014년 7월) 16건
1.
2014.07
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최근 양자컴퓨터의 개발과 더불어 양자역학의 특성을 응용한 양자기반 탐색기법의 개발과 공학 문제에의 적용은 매우 흥미로운 연구주제 중 하나로 부각되고 있다. 이 알고리즘은 기본적으로 0과 1이 중첩되어진 양자비트를 이용하여 정보가 저장되고, 양자게이트 연산을 통해 해에 접근하게 된다. 이 과정에서 알고리즘은 탐사와 개척 두 가지 탐색 특성간의 균형이 자연스럽게 유지되며, 진화정보가 계속 누적된다는 장점으로 기존의 탐색법과 차별되어 새로운 알고리즘으로 평가되었다. 본 연구에서는 이와 같은 양자기반 진화알고리즘을 평면 트러스의 구조최적화에 적용하여 최소중량설계 기법을 제안하였다. 최적화 수리모형에서 비용함수는 최소중량이며, 제약함수는 변위와 응력에 관한 함수로 구성하였다. 진화정보의 누적과 수렴 과정을 알아보기 위해서 10부재 평면 트러스와 17부재 평면트러스 예제를 수치예제로 채택하여 결과를 분석하였다. 수치예제의 구조최적설계 결과에서 볼 때, 기존의 고전적 탐색기법의 연구결과와 비교해서 더 나은 최소중량 설계의 결과를 얻을 수 있었으며, 진화정보의 누적된 결과로 해의 정밀도를 관찰할 수 있었다. 또한 누적된 진화정보인 양자비트의 확률적 표현은 종료시점을 쉽게 판단할 수 있다.
2.
2014.07
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프리캐스트 방식에 의해 제작이 가능한 격자형 강합성 바닥판의 이음부는 콘크리트 전단키와 고장력볼트 체결로 구성될 수 있으며, 이와같은 이음부 자체에 대한 휨 및 전단성능은 부재요소에 대한 실험을 통해 분석된 바 있다. 본 연구에서는 실제 바닥판 구조시스템에서 이음부에 의한 횡방향 하중전달 거동을 분석하고자, 길이 2.5m 및 폭 1m의 단위 바닥판 모듈 한쌍에 이음부를 설치한 실험체를 제작하고 중심 및 편심가력 휨실험을 하였다. 이음부에 하중이 직접 가해지는 중심재하 조건에서 고장력볼트의 설치개수가 30cm 간격 9개에서 60cm 간격 4개로 줄어 들 경우, 재하단계에 따라 이음부의 회전이 비교적 더 크게 증가하고, 이에 따라 바닥판 횡방향으로의 하중전달 정도가 감소함을 알 수 있었다. 그러나, 한쪽 바닥판의 중심에 집중하중이 가해지는 편심재하 조건의 경우에는 횡방향 하중전달 거동에 큰 차이가 없었다. 하중 재하방법별로 이음부의 거동을 비교한 결과, 집중하중에 대한 바닥판 횡방향으로의 하중분배 및 전달량은 이음부 자체의 성능뿐만 아니라 바닥판 슬래브의 펀칭전단에 의해서도 제한되는 것으로 분석되었다. 또한, 펀칭 전단파괴가 발생할 때까지 이음부의 고장력볼트가 항복하지 않은 점을 고려할 때, 이음부 고장력볼트의 설치개수를 4개에서 9개로 증가시키는 것은 실질적으로 강도 보다는 이음부 및 바닥판의 휨강성 성능 증가에 더 큰 영향을 미치는 것으로 사료된다.
3.
2014.07
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다양한 열화 인자에 의해 저감된 콘크리트의 내구성은 구조물의 구조적 성능과 사용 수명에 부정적인 영향을 미치게 되며 콘크리트 연구 분야 중에서도 매우 중요하고 매력적인 주제라고 할 수 있다. 이러한 이유로 콘크리트의 내구성과 관련된 많은 연구들이 발표되었으나 물리-화학적 열화에 기인하는 콘크리트의 본질적인 물성 변화에 주된 초점이 맞춰져 왔으며, 콘크리트 내구성과 구조물의 구조적 성능 사이의 관계 정립은 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 콘크리트의 강도 감소에 원인이 되는 칼슘 용출 열화를 적용하였으며, 열화 정도에 따른 구조적 거동을 평가하기 위하여 열화 손상을 입은 콘크리트 부재의 압축 및 휨 거동 실험을 수행하고 그 결과를 비선형 유한요소해석 결과와 비교 분석하였다. 연구 결과에 따르면 칼슘 용출 열화는 콘크리트의 압축 강도를 저하시키며, 열화가 진행됨에 따라 취성 거동에서 연성 거동으로 변화되는 경향을 나타냈다. 또한 열화에 의한 압축 영역의 손상 정도가 심화될수록 RC 부재의 내하력과 강성은 저하되었으며, 이러한 구조적 거동은 ABAQUS의 CDP 모델을 사용한 비선형 유한요소해석의 결과와도 비교적 잘 일치하였다.
4.
2014.07
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본 연구는 비보강 조적조 건축물의 정밀한 내진성능 평가를 위한 기초 연구로써, 조적벽체의 형상비 및 개구부 유무에 따른 파괴모드를 고려하여 기존의 전단강도 제안식을 비교 평가하고, 이를 반영한 복원력 특성모델을 제안하였다. 개구부가 없는 조적벽체의 전단강도는 국내 기존 연구에서 제안된 강체회전 및 양단부 압축파괴 강도와 FEMA의 미끄러짐 전단강도 중 작은 값을, 개구부가 있는 벽체의 경우 Pier 벽체만을 고려하여 강도를 예측하는 것이 적절한 것으로 평가되었다. 또한 파괴모드를 고려하여 휨 및 전단거동의 복원력 특성 모델을 제시하였으며, 이를 적용하여 비선형 반복가력 해석을 수행한 결과, 강도 및 이력 거동 면에서 실험과 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
5.
2014.07
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본 연구에서는 기존 철근콘크리트 건축물의 구조성능 개선을 위하여 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 사용한 철근콘크리트 보의 구조성능을 평가하기 위하여 실험을 수행하였다. 표면요철 매입형 FRP봉의 사용량, CFRP시트 보강 유무에 따라 총 7개의 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 구조성능을 평가하였으며, 본 연구의 실험결과를 근거로 다음과 같은 결론을 얻었다. 표면요철 매입형 FRP봉 보강 실험체 NER 시리즈의 경우, 표준실험체 NBS와 비교하여 12~46% 내력이 증가하였고, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트를 복합 보강한 실험체 NERL 시리즈는 표준실험체 NBS보다 최대내력이 22~77% 증가하였다. 그리고 표면요철 매입형 FRP봉으로 보강된 실험체 NER 시리즈는 부착슬립, 피복분리 형태로 파괴되었으나, 표면요철 매입형 FRP봉과 CFRP시트을 복합 보강한 실험체 NERL 시리즈는 CFRP시트의 연속보강에 따른 콘크리트 구속효과 및 모재와 표면요철 매입형 FRP봉의 부착강도 증가로 인하여 부착슬립의 형태로 파괴되었다.
6.
2014.07
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신축공사의 비용에 대한 부담과 건설된 지 오래되어 노후화가 진행된 철근콘크리트 구조물의 증가로 유지관리의 필요성이 크게 증가하여 점차적으로 보수⋅보강 분야가 확대되고 있다. 이러한 필요성의 증가로 인해 새로운 보수⋅보강 기술이 국내⋅외에서 지속적으로 연구되고 있다. 국내에서는 철근콘크리트 구조물의 보수⋅보강공법으로 강판접착공법, 섬유보강 (Fiber reinforced plastic, 이하 FRP) 표면부착공법, 외부 프리스트레싱공법 등이 사용되고 있다. 이러한 방법 외 Steel mesh로 보강한 시멘트 모르타르 (Steel Mesh Cement Mortar;SMCM)을 이용한 보수방법을 고려하고자, Steel mesh 의 보강 면적, 그리고 보강 층 수 (number of layer)를 달리하여, 3점 휨 부재 실험을 수행하였다. 1400×500×200 (mm)의 기본 철근 콘크리트 (RC)를 포함하여 총 5종류의 시편을 제작하였으며, 처짐량을 측정하기 위해, 시편 상부에LVDT를 설치하였으며, 시편 중앙부에 철근 변형률 게이지와 콘크리트 변형률 게이지, 전단 철근에 철근 변형률 게이지를 부착하였다. 3점 휨 실험 결과, 모든 하중-변위 곡선에서 공통적으로 SMCM으로 보강한 시편이 기본 RC에 비해 최대하중이 더 높은 것을 확인할수 있었다. SMCM을 두 층, 그리고 기본 RC 하부 전체에 보강을 할 경우, 기본 RC에 비해 최대 하중은 1.18배, 처짐은 최대 1.37배 더높은 것을 확인할 수 있었다. 시편의 종류마다 조금씩 다른 양상을 보였는데, 이는 SMCM과 RC의 부착 정도의 차이로 인해 결과의 차이가 발생한 것으로 보인다.특히, 지점부 안쪽으로 부분 보강하고, Steel Mesh를 한 겹으로 보강한 네 번째 경우 (SM-B1)에는, SMCM이 실험 도중 박락되는 현상이 발생하였다. SMCM을 보수⋅보강 재료로서 활용하기 위해선 RC와의 부착 성능 향상이 필요하다고 판단된다.
7.
2014.07
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건설구조물 상부의 단열은 에너지 절약 건설구조물에 있어서 중요한 요건 중 하나이다. 건설구조물 최상부는 단열성뿐만 아니라 방수성능도 중요하다. 이와 같은 이유로 단열성을 확보한 방수공법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 최근 일정 단열성능을 확보한 단열 보완형의 복합방수공법이 개발되어 해당 공법에 대한 단열성능을 평가하고자 하였다. 방수성 시험결과, 모든 시험체는 KS 표준 이상의 성능을보여주었다. 단열성 시험결과, 스티로폼 박스가 가장 높은 온도인 25.91℃, 버블시트 박스가 17.28℃, 단열시트 박스가 15.47℃, 단열보완형 방수시트가 24.11℃로 확인되었다. 시트 접합부의 열교현상을 관찰한 결과 열교현상은 발생하지 않았다. 단열보완형 복합방수공법은 단열성능을 확보하고 있는 것으로 판단된다.
8.
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이 연구에서는 SC 전단벽의 전단 연결재인 스터드의 배치와 형상이 SC 전단벽의 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전단벽체가 전단력과 축하중을 받을 때의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 형상과 배열의 스터드가 배열된 SC 전단벽을 대상으로 유한요소해석을 수행하였다. 스터드의 간격이 과하게 떨어져 있을 경우 합성거동이 완벽하게 작용하지 못하며 강판이 설계곡선의 2차 항복 전단력 보다 적은 하중에서 항복함을 확인하였다. 스터드의 형상은 일반형 스터드뿐만 아니라 개선된 경사형 스터드도 전단거동에 큰 차이를 나타내지 않았고, 스터드의 간격이 합성거동에 영향을 미침을 확인하였다. 또한 이 연구를 통하여 경사형 스터드가 일반형 스터드에 비해 좌굴을 제어하는데 효과가 있음을 확인하였다.
9.
2014.07
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PSC거더교는 탁월한 안정성, 사용성 등의 특징으로 전세계적으로 가장 많이 사용되는 교량의 한 형식이다. 그러나, 긴장재 (강연선)의 시공오차나 곡률반경 등에 의하여 절곡되는 상황이 발생하는 경우가 생기며, 이는 국부적인 긴장력의 손실울 유발한다. 그러나, 일반적으로 설계와 시공과정에서는 긴장재의 국부적인 절곡으로 발생하는 긴장력의 손실에 대하여는 간과하고 있다. 이 연구에서는 PSC 거더 연속화 지점부에서 시공오차와 선형반경으로 인하여 발생하는 긴장력 손실량을 실험적으로 규명하였다. 또한, 국부적 긴장력 손실을 감소시킬수 있는 공법을 제안하고 이에 대한 효용을 실험으로 검증하였다. 실험결과에 따르면 국부적 절곡에 의해 최대 10%의 긴장손실이 나타났고, 블록아웃 공법을 통해 손실률을 최대 약 5% 감소시킬 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 블록아웃 공법으로 연속화 교량의 긴장효율을 향상시킬 수 있음을 의미한다.
10.
2014.07
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본 연구에서는 콘크리트 구조물의 강도 향상을 위하여 혼입하고 있는 메타카올린의 내구성능 향상 효과를 규명하기 위하여 염화물이온 확산계수 및 단열온도상승량을 측정하였다. 그 결과, 메타카올린의 혼입으로 인하여 염화물이온 확산계수가 작아짐이 확인되었으며 플라이 애쉬의 첨가를 통하여 유동성의 저하를 억제할 수 있었다. 따라서 염분침투저항성을 확보하면서 물결합재비를 크게 하는 것이 가능하므로 메타카올린의 혼입으로 발생되는 단열온도상승량을 억제할 수 있어 콘크리트의 내구성능이 향상될 수 있음을 확인하였다.
11.
2014.07
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본 연구는 환경부하 저감을 위해 슬래그 시멘트를 사용하고 플라스틱 섬유보강재(폴리프로필렌, 나일론, 유리섬유)를 혼입하여 고강도 간격재를 개발하고 현장적용성을 평가하는 연구이다. 이를 위해 예비실험을 통하여 4가지 섬유 복합재의 첨가량이 결정되었다. 또한 역학적 시험(압축, 휨, 인장) 및 내구성 시험(흡수율, 투수율, 길이변화율, 균열저항성, 탄산화, 동결융해)을 통하여 최적의 섬유재를 도출하였으며, 이를 이용한 고강도 섬유재 간격재의 배합 및 생산시스템을 개발하였다. 또한 현장적용성 평가를 통하여 개발된 간격재의 구체 콘크리트 일체성을 확인하였다.
12.
2014.07
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합리적인 온도 설계하중을 연구하기 위하여, 실제 크기의 콘크리트 슬래브가 없는 강상형 거더 교량 시험체를 제작하였다. 높이에 따라 부착된 18개의 온도 게이지에서 5개월 동안 온도 데이터를 측정하였다. 강상형 거더 교량 시험체의 상단과 하단 사이의 온도 차가 계산되고, 온도 구배 모형이 확률 방법으로 제안되었다. 본 연구에서 제시된 모형은 유로 코드에 의해 제안 된 모델과 비교했을 때 약 97%의 상관관계를 보인다. 따라서, 본 연구의 결과로 제안 된 온도 구배 모델은 온도 설계 하중 계산시 기초 자료로 활용 될 수 있다.
13.
2014.07
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본 연구는 실제 구조진단 사례에 기초하여 재료와 형식 및 공용기간에 따라 교량의 응답, 충격계수, 고유진동수 및 각 특성의 해석값/계측값 비 등에 관한 기술통계를 분석하고 주재료에 따른 T-검정과 구조형식 및 공용기간에 따른 분산분석을 통해서 요인 부집단 수준 간동질성 검정 및 다중비교분석을 수행하였다. 본 연구 결과는 응답 분포의 중심값, 산포도, 대칭성 등 통계적 특성 및 비교분석 집단 간 동질성 식별을 위한 참조값을 제공하며, 이것은 내하력 평가 등 구조 진단과 설계에서 엔지니어들이 취득한 계산 또는 계측값의 타당성을 비교검토하고 데이터베이스를 활용하는 등의 공학적 판단을 하는데 실제적으로 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.
14.
2014.07
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본 논문은 기존 수중 콘크리트 구조물의 강도관리 및 진단기술의 중요성은 날로 증가함에 따라 개발되고 있는 ROV (Remote Control Vehicle)에 탑재될 수 있는 비파괴 검사 장비를 개발하여 콘크리트 내부의 강도측정을 하고자하였다. 수중화된 슈미트해머와 초음파센서를 통하여 수중에 있는 콘크리트 공시체의 반발경도 및 초음파속도를 계측하여 실제 압축강도 값과 비교하였으며 이를 통하여 수중에서의 강도추정식을 도출하였다. 도출된 3가지 식 중에서 반발경도와 초음파속도를 복합적으로 사용하는 복합식이 가장 정확도가 높았으며 이에 따라 실제 수중에서의 콘크리트의 강도를 추정하고자 할 때 활용 가능성도 높아질 것으로 예상된다.
15.
2014.07
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목재 건조의 용이성 및 품질확보, 2차 보존처리를 위한 기초자료 확보를 위해 초고주파를 이용한 캐나다산 직수입 미송의 가열 건조 특성은 다음과 같다. 초고주파 조사 후 목재 내부 온도변화 곡선을 분석한 결과 원주목은 3kW 30분 및 120분 가열 할 경우, 판목은 4kW 3분 및 9분 가열 시 안정적인 열분포와 소비 열량, 표면 함수분포 확보가 가능한 것으로 나타났다. 특히 초고주파 가열에 따른 표면 함수분포는 매우 균일한 Leveling이 이루어진 것으로 나타났으며, 함수 감소율도 중량대비 30% 이상인 것으로 나타나 건조효율이 우수한 것으로 나타났다. 또한 소비 열량 분석 결과에 따라 2차 액상 보존처리를 위한 침지 시 대량의 보존처리제 침투가 가능할 것으로 사료되므로, 초고주파 가열 목재는 빠른 함수감소 및 건조 특성과 많은 열량의 소비가 가능하여 산업재로의 사용 및 2차 응용제품 개발에 우수한 특성이 있는 것으로 사료된다.
16.
2014.07
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최근 지어지고 있는 건축물은 구조적인 안전성과 사용성 뿐만 아니라 다양하고 미려한 외관에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이며, 이에 따라 건물의 외장재로 석재 커튼월이 많이 사용되고 있다. 그러나 이러한 석재마감공법은 건물의 중량화를 비롯한 시공성과 보수의 문제점이 발생되고 있으며, 시공시의 소음 진동 등에 의해 민원의 원인이 되기도 한다. 따라서, 본 논문에서는 시공성, 경제성을 향상시키고 보조 고정 홀을 통해 석재 패널의 부분보수가 가능한 언더컷 앵커 방식의 석재 커튼월 시공공법을 개발하였으며, 이에 대한 시공성 및 경제성분석과 안전성을 검토하기 위한 풍압 및 지진하중에 대한 구조성능 평가를 수행하였다. 연구결과, 본 공법이 기존공법에 비해 향상된 시공성과 경제성을 갖는 것으로 나타났으며, 구조성능 평가결과 외장재로서 요구되는 성능을 충족하는 것으로 나타났다.
