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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.19. No.4 (2015년 7월) 17건
1.
2015.07
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본 연구는 철근콘크리트 기둥과 철골보로 이루어진 RCS합성구조에서 내부접합부의 전단강도에 관한 연구이다. 새로운 건물 구조시스템인 합성구조 시스템은 철근콘크리트 기둥과 철골보의 장점을 최대한 살린 구조로서 경제적, 실용적인 접합부 상세들이 많이 개발되어 왔다. 그럼에도 불구하고 접합부에 대한 구조적 거동 및 응력전달기구가 명확히 밝혀지지 않고 있으며 여전히 제안된 식들로부터 많은 차이를 보이고 있다. 따라서 본 연구에서는 접합부에서 철골보가 철근콘크리트 기둥을 관통하는 보 관통형 RCS 구조체를 대상으로 하여 기존의 전단파괴 실험체 37개를 접합부 형태에 따라 기존에 제안된 5개의 주요식들에 적용하였다. 회기분석을 통한 각 제안식의 신뢰성을 검증하였고, 기존식들의 단점을 보완할 수 있는 전단강도 추정식을 제안하였다.
2.
2015.07
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이 논문에서는 신개념 복공판의 안전성 검토와 성능을 검증하기 위해서 이 논문과 같이 제출된 매개변수해석 논문에서 결정된 크기의 복공판에 대한 휨파괴 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 실험결과, 최대하중 664kN에서 균열의 발생에 연이은 파괴가 발생되었고 실험결과에 대한 구조해석을 실시한 결과, 복공판 중앙부에서의 단위하중 100kN일 때와 파괴하중 664kN일 때 최대변위값은 각각 2.58mm와 27.01mm였다. 또한, 내하력에 대한 평가를 수행한 결과, 탄성범위와 소성범위에서의 내하력은 각각 DB-34와 DB-41로 평가되었다. 따라서 이 연구에서 개발한 신개념 복공판은 설계하중과 구조적 안전성을 만족함으로서 기존 복공판의 단점을 보완했다고 판단되며 실무에 적용이 가능한 것으로 사료된다.
3.
2015.07
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콘크리트구조물의 진단에 사용되는 비파괴실험법들은 구조물에 손상을 입히지 않고 구조물의 결함이나 강도를 추정할 수 있다는 장점이 있지만 추정값에 대한 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 2가지 배합으로 총 180개의 공시체를 제작하였고, P파와 S파에 의한 초음파속도 측정, 종진동과 변형진동에 의한 충격공진법 총 4가지의 비파괴실험을 실시하였다. 그리고 실제압축강도 측정을 통해 비파괴실험 결과값의 신뢰성을 비교 분석하였다. 각 비파괴실험법의 결과값에 대한 통계적 분석결과 변동계수값이 가장 낮은 실험법은 S파에 의한 초음파속도법으로 가장 안정적인 관측이 가능한 것으로 나타났다. 한편, 실제압축강도와의 관계를 통해 압축강도 4개의 압축강도 추정식을 제안하였으며 S파에 의한 초음파속도법의 결정계수값이 가장 높은 것으로 나타났다. 향후 다양한 배합조건에 따른 비파괴실험 신뢰성에 대한 보완 연구가 필요할 것으로 판단된다.
4.
2015.07
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정밀안전진단시 콘크리트 강도를 추정하기 위한 방법으로 강도추정식을 이용한 방법이 많이 사용되며, 이용되는 추정식은 외국에서 이미 제안된 식이 대부분이고, 적용되는 추정식에 따라서 추정강도의 차이가 심하게 발생하며, 전반적으로 강도추정의 신뢰도가 낮아져 정밀안전진단 결과의 신뢰성에도 상당한 영향을 미친다. 이런 문제점은 일부 국한된 부분에서 발생하게 되어 다수의 실험을 통하여 신뢰도를 높일 수 있다. 본 논문은 이와 같은 필요성을 포괄하기 위해 실내압축강도와 관련된 신뢰도 평가식을 제안하였다. 확률론적 기법을 이용하여 신뢰도 평가식의 유용성을 검증하였으며 실내압축강도와 추정압축강도의 추이 그래프를 비교하였다. 비교결과, 본 연구에서 제시된 신뢰도 평가식의 유용성을 확인하였다.
5.
2015.07
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이 연구에서는 SC 전단벽의 전단 연결재인 스터드의 배치와 형상이 SC 전단벽의 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전단벽체가 반복의 전단하중을 받을 때의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 배치간격과 형상의 스터드가 배열된 SC 전단벽을 대상으로 유한요소해석을 수행하였다. 그 결과, 하중-변위이력곡선으로부터 스켈레톤 곡선을 얻었고 스터드의 간격이 좁을수록 극한강도 및 항복강도가 크게 나타남을 확인했다. 또한, 일반 스터드 보다 경사부재가 있는 경사 스터드의 강도가 더 크게 나타났고 강성비가 줄어들수록 감쇠비가 증가함을 확인했다. 최종적으로 스터드의 간격이 좁을수록 누적손상에너지가 크게 나타나며 내진성능이 우수함을 확인하였다.
6.
2015.07
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본 연구에서는 지진계 센서의 동적범위를 향상시키는 새로운 방법을 제안하였다. 먼저, 센서에 포함된 저주파수 대역 잡음을 ARMA(Auto Regresive Moving Average) 모델로 모델링하고 시스템 식별 방법으로 그 모델을 식별한다. 다음으로, 모델링된 잡음과 지진파 입력을 칼만필터 식에 포함하여 칼만필터에 의한 지진파입력을 추정한다. 제안한 방법을 새로이 개발된 MEMS 기반 3축 가속도 형태의 지진계에 적용하여 성능을 검증하였다. 시험 결과는 제안한 방법이 단순한 LPF(Low Pass Filter)를 사용한 경우에 비해 동적범위를 개선시킴을 보여준다.
7.
2015.07
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초고성능 콘크리트는 높은 강도와 유동성을 갖는 우수한 재료 특성을 나타내는 콘크리트이다. 그러나 고연성 시멘트 복합체에 비하여 낮은 연성을 나타낸다. 이 연구에서는 강섬유와 마이크로섬유의 조합이 초고성능 콘크리트의 인장거동에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 강섬유와 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, 현무암섬유 조합에 따라 4가지 초고성능 콘크리트 배합을 결정하였고, 인장거동을 평가하기 위하여 직접인장 실험을 수행하였다. 또한 마이크로섬유가 제조과정에서 의도하지 않은 과도한 기포를 생성하는지를 확인하기 위하여 밀도 실험을 수행하였다. 실험결과 인장강도가 높은 폴리에틸렌섬유는 초고성능 콘크리트의 인장거동을 향상시키는데 효과적임을 확인하였고, 현무암섬유는 초고성능 콘크리트의 균열강도 및 인장강도를 증가시키는데 효과적임을 확인하였다. 또한 마이크로섬유가 의도하지 않은 기포를 생성하지 않는다는 것도 확인하였다.
8.
2015.07
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본 연구는 경량콘크리트와 GFRP 보강근을 휨보강근으로 사용하여 제작되는 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브를 교량 슬래브 등에 활용해보기 위한 사전 연구로서, 기존의 철근 콘크리트 슬래브와 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브의 휨 거동 차이점 분석에 초점을 두었다. 이를 위하여 일련의 슬래브 실험체들을 제작하고 3점 휨 실험 및 수치해석을 행하였다. 실험 결과, GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브 실험체는 GFRP 보강근의 과다보강으로 인하여 실험체 하부에 발생된 초기균열이 하중 재하면의 콘크리트 압축부까지 연결되면서 전단파괴되는 경향을 보였다. 그리고 철근 콘크리트로 제작된 슬래브 실험체에 비하여 무게는 72%이었으며 휨 실험에서의 파괴하중은 58%인 것으로 나타났다. 한편, midas FEA를 이용하여 행한 수치해석 과정은 실험에서 나타난 전단파괴 하중까지 잘 모사하였다. 그러나 GFRP 보강근의 인장강도 대신 탄성계수가 입력값으로 요구됨에 따라 가력되는 하중과 처짐은 실험에서 나타난 전단파괴 이후에도 계속하여 증가하는 경향을 보였다.
9.
2015.07
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본 연구에서는 슬래그를 다량 치환한 콘크리트의 동결융해 저항성능에 미치는 미세공극의 영향을 검토하였다. 콘크리트는 용선예비처리슬래그가 포함된 고로슬래그 미분말을 0, 40, 70 % 치환하여 제조하였으며 압축강도 특성 및 동결융해 저항성능과 미세공극을 검토하였다. 또한 설계기준강도와 목표공기량을 설정하고, 동결융해 작용에 따른 열화를 확인하기 위하여 재령 14일의 낮은 압축강도로 인한 내력저하를 유도하였다. 실험결과, 설계기준강도를 유사하게 설정하고 목표공기량을 확보하였음에도 불구하고 콘크리트의 미세공극 분포가 상이한 결과를 나타내었다. GGBS70 시험체는 동결융해를 받지 않은 초기 0사이클에서 10~100 nm 크기의 공극량이 가장 적어 공극 내 동결할 수 있는 물의 양이 적을 것으로 판단된다. 이러한 이유로 다른 시험체에 비해 동결팽창압력이 상대적으로 작기 때문에 동결융해 저항성능이 우수한 것으로 판단된다.
10.
2015.07
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이 논문에서는 철근으로 보강한 고인성 섬유복합체(ECC) 기둥의 반복이력거동을 연구하였다. ECC를 제조하기 위하여 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 기본 결합재로 하고, 플라이애시를 다량 치환하여 결합재와 충전재로 사용하는 배합을 적용하였다. 철근 보강한 ECC 기둥의 반복이력거동을 평가하기 위하여 일반 철근콘크리트 기둥 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 반복하중에 의한 실험의 결과, 일반 철근콘크리트 기둥에 비하여 철근 보강한 ECC 기둥은 높은 연성비와 함께 안정적인 이력거동을 나타내었고, 우수한 휨 균열 제어 특성을 나타내었다. 또한 횡방향 하중에 대한 기둥의 내력 증진효과와 함께 에너지 소산능력의 향상을 나타내었다.
11.
2015.07
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충돌 또는 폭발 하중 하의 콘크리트는 정적 하중에서 가지는 재료물성과 다른 거동을 보이게 된다. 즉, 고변형율 하의 콘크리트의 재료물성은 크게 변화하게 되며, 이를 시험평가하기 위한 방법 중 압축강도와 관련된 시험법으로는 SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar) Test가 있다. 그러나, SHPB Test는 금속과 같은 인성재료를 위해 개발된 시험방법으로서 취성재료인 콘크리트에 적용이 가능한지에 대한 검토가 추가적으로 필요하며, UHPC와 같은 섬유보강 초고성능 콘크리트에 대한 연구는 미미한 실정이다.
이에 본 연구에서는 콘크리트 시험체를 위해 제작된 SHPB Test 장비를 사용하여 일반 콘크리트 및 UHPC 시험체에 대한 시험평가를 수행하였으며, SHPB Test의 적용 적정성을 파악하기 위하여 초고속카메라를 활용한 변위영상 분석을 통한 검증을 수행하였다.
12.
2015.07
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본 연구는 폴리비닐 알코올 섬유 및 강섬유를 체적비율로 1.5% 혼입한 고인성 섬유보강 시멘트복합체에 대한 비상체의 고속충돌시험을 실시하고, 충돌조건에 따른 파괴특성을 실험적으로 검토하는 것을 목적으로 하였다. 비상체의 충돌에 의한 고인성 섬유보강 시멘트복합체의 파괴특성을 평가하기 위하여 화약압력식 충격시험장치를 활용하였으며, 충돌속도의 범위는 약 150 ~ 1,000m/s로 설정하였다. 파괴특성에 대한 평가결과, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 섬유를 혼입하지 않은 Plain시험체의 약 3배 이상의 비상체 운동에너지가 작용하는 범위에서도 표면관입의 파괴등급으로 평가되었으며, 시험체가 파단되지 않는 내충격성능이 확인 되었다. 또한, 충돌시험 전후에 대한 시험체의 질량감소율의 경우, Plain시험체는 비상체의 운동에너지의 증가율과 비례적인 관계를 보였지만, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 비상체의 운동에너지의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타났다. 특히, 이와 같은 경향은 시험체 배면의 파괴특성과 밀접한 관계를 가지며, S시험체에 비해 PVA시험체의 배면박리 억제효율이 큰 것으로 평가되었다. 한편, 국부손상에 대한 표면관입깊이 및 배면박리깊이의 관계를 검토한 결과, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 Plain과 달리 시험체 단면의 중앙선을 기준으로 배면에 가까운 영역에서 배면박리가 발생하는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 비상체의 충돌에 대한 고인성 섬유보강 시멘트복합체의 주요 파괴거동이 검토되었으며, Plain과 비교하여 내충격성능의 향상을 명확히 확인하였다.
13.
2015.07
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급격한 산업화와 삶의 질의 변화로 인해 생산된 고밀도 폐유리의 양은 꾸준히 증가하고 있으나 대부분 재활용되지 못하고 있다. 특히 고밀도 폐유리의 경우 불법적으로 처리되거나 매립되는 실정이다. 한편, 원전구조물의 안전성 확보를 위해 차폐 성능이 우수한 재료가 사회적으로 요구되고 있다. 콘크리트는 가장 많이 사용되고 있는 건설재료이며, 많은 양의 자원들이 콘크리트를 생산하기 위해 사용되고 있다. 따라서 고밀도 폐유리를 차폐 콘크리트 재료로 재활용할 수 있는 방안에 대한 연구가 요구되어진다. 본 연구에서는 고밀도 폐유리를 차폐 콘크리트 잔골재로의 적용가능성을 평가하였다. 결과에 따르면, 폐유리를 혼입한 모르타르의 경우, 일반 모르타르에 비하여 단위용적질량이 증가하여 차폐 성능 개선이 가능할 것으로 판단된다. 폐유리 혼입에 의해 강도는 감소하는 것으로 나타났으며, 세척의 경우보다 비세척의 경우에 강도 발현이 유리한 것으로 나타났다.
14.
2015.07
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본 연구는 SIFCON 형태의 고성능 강섬유보강 시멘트 복합체의 섬유혼입률에 따른 휨실험을 수행하였고, 실험결과를 바탕으로 휨성능을 평가하였다. 슬러리를 충전하는 형태로 일반 섬유보강시멘트와 달리 높은 섬유혼입률을 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 주요 실험변수는 섬유혼입률 8.0%, 7.5%, 7.0%, 6.5% 및 6.0% 이며, 각 변수에 대한 휨강도 및 휨인성 특성을 분석하였다. 그 결과, 높은 섬유혼입률로 인하여 초기균열 발생 이후에도 계속적으로 하중이 증가하였으며, 최대강도 이후 충분한 잔류강도를 확보하였다. 또한 최대 50MPa 수준의 높은 휨강도를 발현하였으며, 섬유혼입률에 따른 휨강도 및 휨인성은 비례하여 증가하는 경향으로 나타났다.
15.
2015.07
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본 연구는 폴리머 기반 보수모르타르에 미분쇄된 플라이애시 치환율의 영향을 평가하였다. 주요변수는 양생온도와 미분쇄된 플라이애시의 치환율이다. 양생온도는 40℃, 20℃ 및 5℃로, 미분쇄된 플라이애시 치환율은 결합재 대비 0~35%로 변화하였다. 굳지 않은 모르타르에서는 플로우를, 굳은 모르타르에서는 재령별 압축강도, 응력-변형률 관계 및 탄성계수, 파괴계수를 측정하고, 주사전자현미경 및 엑스선회절기 분석을 수행하였다. 실험결과 보수모르타르의 플로우, 탄성계수 및 파괴계수는 미분쇄된 플라이애시 치환율 20~30%에서 가장 높은 성능을 발휘하였다. 또한 재령별 압축강도는 미분쇄된 플라이애시 치환율과 양생온도에 현저한 영향을 받았는데, 미분쇄된 플라이애시 치환율 20%에서 초기강도 발현율이 가장 높았다. ACI 209에서 제시하고 있는 콘크리트 재령별 압축강도예측모델에서 초기 및 장기재령 강도발현 계수는 미분쇄된 플라이애시 치환율과 양생온도의 함수로 일반화할 수 있었다. 미분쇄된 플라이애시가 첨가된 페이스트는 수화생성물을 나타내는 피크(peak)의 수와 강도(intensity)가 증가되고 플라이애시 입자주변에 CSH 겔이 형성되었다.
16.
2015.07
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철도교량의 경제성 확보를 전제로 PSC I형 거더의 장경간화 추세는 근간에 가장 활발히 진행되고 있는 연구이며, 이에 따른 교량의 강성확보를 위한 거더의 효율적인 기하형상 선정은 우선시 되어야할 과제이다. 본 연구에서는 회전반경과 휨효율을 기반으로 확장된 상부플랜지의 거더 단면을 선정하였으며, 본 거더가 적용된 경간장 25m, 30m, 35m, 40m PSC I형 거더교를 대상으로 수치해석을 수행하여 국내 및 국외의 동적성능 기준과의 부합여부를 검증하였다. 또한 경간장 40m PSC I형 거더의 동적성능을 상대적으로 비교하기 위해서 현재 호남고속철도에서 적용된 40m PSC Box 거더교를 대상으로 동적 해석을 수행하였고 KTX열차와 화물열차 주행 시의 동적안정성을 수치해석적으로 검토하여 국내 및 국외의 동적 안정성 기준과 부합여부를 검토하였다. 추가로 표준열차하중과 충격계수를 고려하여 정적해석을 수행하고 한계치와의 부합여부를 분석하였다. 그 결과, 검토대상 PSC I형 거더 철도교는 모든 항목에서 국내 철도교량 관련 정적, 동적안정성 기준치를 만족하는 것으로 분석되었다.
17.
2015.07
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용융아연도금(galvanizing)은 콘크리트 구조물의 철근 부식 문제를 해결하기 위해 사용된다. 용융아연도금 철근 콘크리트 보의 부착강도 영향에 대한 자료는 거의 없는 실정이다. 따라서, 이 연구의 목적은 용융아연도금철근이 콘크리트 보의 부착강도에 미치는 영향을 파악하는 데 있다. 용융아연도금철근을 사용한 부재와 일반철근을 사용한 부재의 구조실험을 통하여 겹침이음 거동과 부착강도 특성을 비교하였다. 실험변수로써 철근의 용융아연코팅 유무, 철근 직경과 겹침이음 길이를 고려하였다. 용융아연도금 철근콘크리트 보의 균열 및 파괴 특성을 파악하였다. 용융아연도금철근 콘크리트 보의 겹침이음부 휨 거동특성은 일반철근 콘크리트 보의 겹침이음부 휨거동과 유사한 것으로 나타난다. 또한, 용융아연도금철근의 사용은 일반철근을 사용할 때에 비해 콘크리트 보의 부착강도에 불리한 영향을 미치지는 않는 것으로 나타났다.
