시설물의 안전관리에 관한 특별법에 의거 철도교량의 공용내하력을 산정하기 위한 현장재하시험을 실시함에 있어 철도 특성상 유지보수 및 각종 검측이 야간이 발생되어 최소 1개월 전에 시험일정 통보하여야 하며 일단 결정된 재하시험일정은 변경이 곤란할 뿐만 아니라 시험 당일 기후 악조건(장마 등)시에는 계측데이터에 예상치 않은 오차가 포함될 수밖에 없으며 1일 시험시간이 3시간 내에 제한되어 시험 중 계측 게이지에 문제 발생 시 대처할 수 없는 실정이다. 특히 고속철도는 일반철도에 비해 상기의 현장재하시험 조건이 더욱 더 까다로운 상태이다. 또한 주기적인 정밀안전진단시만 현장재하시험을 실시하는 경우에는 정밀안전진단 주기에만 과학적 유지관리가 가능하여 구조물의 기능저하, 보강 확인 등의 평상시 과학적 유지관리가 필요한 경우에는 상시운행열차의 유지관리 기준값이 없으므로 소요경비 및 시간이 과다하게 필요한 특정계획(일정통보, 열차수배)에 의한 재하시험을 실시할 수밖에 없는 실정이다. 고속철도 교량은 도로교 혹은 일반철도에 비해 거의 동일한 크기의 하중이 정해진 레일을 주행하는 조건이므로 하중의 작용조건이 명확하다. 이러한 이점을 적극 활용하기 위하여 정밀안전진단 세부지침서에 제시된 재하시험열차를 이용한 표준 현장재하시험 방법보다 상시운행열차을 이용한 개선된 현장재하시험의 적용 가능성을 파악해볼 필요가 있다. 여기에서는 기존에 실시하였던 재하시험열차에 의한 계측결과와 상시운행열차에 의한 계측 결과를 분석하여 상시운행열차에 의한 현장재하시험 가능성에 대해 분석하여 보았다.
대상구조물은 준공 후 6년 경과된 창고용도의 구조물로서 폭설이 내리는 도중 창고 지붕(Arch Panel)과 서측에 면한 기둥 및 벽체부분이 붕괴사고가 발생됨에 따라 붕괴원인과 붕괴사고 후 남아있는 구조체의 안전성 여부를 확인하기 위하여 건물주의 요청에 의해 정밀안전진단을 실시하게 된 것이다. 따라서, 관련된 도면 및 현재 시공상태를 비교 검토하고 붕괴된 부분과 붕괴되지 않은 구조물에 대해 외관조사와 비파괴조사(콘크리트 강도시험, 철근배근탐사 등)를 수행하여 구조부재의 상태와 손상정도를 파악한다. 또한, 지붕 및 기둥 붕괴에 관련한 하중을 검토하여 구조물의 안전성여부를 확인하기 위해 구조검토를 수행한다. 수행된 결과들을 종합적으로 검토하여 붕괴원인을 검토 분석하고 붕괴되지 않은 부분에 대한 보수⋅보강 여부를 제시하는 것을 목적으로 한다.
일정 지역 교량 붕괴 DB를 활용하여 붕괴 원인을 파악하고 붕괴율과 붕괴확률을 결정하였다. 붕괴 원인을 타연구와 비교하였으며 주요 원인은 수압에 의해 발생함을 알 수 있었다. 매년 발생가능한 교량 붕괴율은 1/4,700정도 였으며, 이 수치는 미국 전역에 적용 가능할 것으로 추정한다. 현행 교량설계법과 비교하기 위해 설계수명 75년 동안의 파괴확률을 계산한 결과 1/63정도로서 LRFD 설계법에서 제시하는 파괴확률 1/5,000보다 높았다. 붕괴된 교량의 준공시점과 설계법 변천에 따른 붕괴율 차이는 확인하기 어려웠다. 미국 전체 교량에 대해 붕괴율을 적용한 결과 매년 87건에서 222건 정도의 붕괴가 발생할 것으로 예상한다.
물은 콘크리트의 중요한 재료 중 하나로, 콘크리트의 유동성, 초결 및 강도발현 등에 많은 영향을 주고 있음은 이미 널리 알려져 있다. 특히, 주변 온도와 습도에 따라 이동이 가능한 콘크리트 내부의 수분은 경화 초기에 콘크리트의 수축, 팽창, 그리고 균열 형성에 영향을 줄 뿐만 아니라, 장기강도 발현과 creep 등의 장기거동 및 동결융해와 알칼리 실리카 반응에 따른 장기열화에도 중요한 요인으로 작용한다. 이와 같이, 콘크리트 내부의 수분 조절이 콘크리트의 역학적 특성 및 내구성 확보와 매우 밀접한 관련성을 갖는다는 것은 분명한 사실이다. 본 기사에서는 콘크리트 내부의 수분 조절을 위한 노력 중 고흡수성 수지(supersbasorbent polymer, SAP)를 활용한 새로운 시도와 관련한 기존 연구결과를 정리하여 소개하고자 한다. SAPs는 다량의 물을 흡수하여 내부에 저장할 수 있는 구조를 가진 고분자화합물로, 대부분 수용성 용액의 흡수를 위해 개발되어 왔다. 몇몇 SAP는 자중의 5000배에 달하는 물의 흡수가 가능한 것으로 보고되고 있지만, 산업용 SAP는 일반적으로 자중의 100~400배 정도의 물을 흡수할 수 있고(Fig. 1) 다양한 크기와 형태(Fig.2)로 제조가 가능한 것으로 알려져 있다. 물의 흡수와 건조에 의해 팽창․수축하는 SAP의 특성을 콘크리트에 적절히 활용할 경우, SAP는 외부환경의 변화에 대응하는 “smart materials”로서의 역할을 할 수 있을 것으로 보인다.