본 연구에서는 철근콘크리트 슬래브의 내부식성과 경량화를 도모하기 위하여 GFRP bar를 휨보강근으로 사용하는 경량골재콘크리트 슬래브를 고려하고 이 구조물에 대하여 기초적인 거동을 조사하였다. 경량콘크리트의 압축강도 및 인장강도 그리고 콘크리트 파괴에너지 측정, 일련의 슬래브 휨실험, 비선형유한요소해석을 통한 수치해석, 휨실험과 수치해석의 결과비교 등이 행하여졌다. 그 결과, GFRP bar를 휨보강근으로 사용한 경량콘크리트 슬래브는 기준시험체로 사용된 동일 규격의 철근콘크리트 슬래브에 비하여 무게를 28%정도 감소시킬 수 있었지만 파괴하중은 36%정도 감소되었다. 이는 GFRP bar의 낮은 축강성과 경량콘크리트의 낮은 부착강도 때문인 것으로 판단된다. 그리고 경량콘크리트의 부착력 감소 특성을 고려하기 위하여 GFRP bar와 콘크리트 경계면 사이에 계면요소를 사용한 수치해석 결과는 계면요소의 사용이 실험결과에 더 근접해갈 수 있는 방법임을 보여주었다.

FRP 재료는 높은 부식저항성과 강도에도 불구하고 지난 20여년 동안 심각한 환경적 노출에 의한 재료의 성능저하에 대한 문제가 제기되어 왔다. 본 연구에서는 섬유와 수지로 구성된 이질재료인 FRP보강근이 온도와 화학적 노출을 복합적으로 받는 경우에 대하여 실험적으로 분석하였다. 각기 다른 형상으로 제작된 탄소, 유리 및 하이브리드 FRP 보강근 5종류에 대하여 중량변화, 계면전단강도(ILSS), SEM 및 FT-IR분석을 수행하였으며, 모든 FRP 실험편은 최대 150일까지 알칼리 용액과 증류수에 침지시킨 다음 60, 100, 150 및 300도의 온도에서 30분동안 노출하였다. 실험결과, 또한 FRP 보강근의 성능저하는 섬유의 종류뿐 아니라 수지의 종류와 제조과정에 따라 영향을 받는 것으로 관찰되었다. 침지 초기에는 ILSS 강도가 약간 증가한 후 시간경과에 따라 강도가 감소하는 것으로 나타났다. 알칼리 용액과 증류수 용액에 의해 손상을 받은 ILSS의 차이는 무시할 수 있는 수준인 것으로 관찰되었다.

Strain Hardening Cement-based Composites(SHCCs) are attractive materials for energy dissipation and crack damage mitigation. This study investigated the flexural performance of SHCC beams layered Strain-Hardening Cement-based Composite(SHCC). The flexural behavior of RC beams carried out four-point loading test. Test results indicated that PE30_20 compared with Con30 initial cracking load, the stiffness, the yielding strength was higher.

Commercially available current FRP stirrups with circular section suffer from premature failure at bent-portion by stress concentrations and kink of fibers during the fabrication process. In this research, CFRP stirrups with rectangular section (CFRPRS) has been developed, which can alleviate the aforementioned problems existing in the conventional FRP stirrups with circular section. The experimental comparisons were made between the beams with CFRPRS stirrups and conventional stirrups to observe the effectiveness of CFRPRS in resisting shear.

Corrosion of the steel reinforcement in a cold and saline environment leads to the overall deterioration of reinforced concrete structures. To avoid such deterioration, Glass Fiber Reinforcement Polymer(GFRP) rebars are used in place of steel reinforcement. In the present paper, in order to examine the effect of reinforcement ratio of concrete beam reinforced with lap-spliced GFRP bar, nonlinear finite element analyses are performed.

This paper is to evaluate experimentally the long-term behavior of concrete beam with FRP Bars. All beams reinforced with steel, GFRP, AFRP and CFRP were under sustained loading for approximately 300 days. As the results of test, it found that calculated results obtained from ACI 440.1R-06 were overestimated comparing to test results, and it exhibits the variability of the long-term deflection factor along the types of FRP bar

In this study, experimental research was carried out to improve the structural performance of reinforced concrete beam-column joint using high performance FRP materials in existing reinforced concrete building. Test result shows that retrofitting specimen(LBCJ-CRU, CRS, CRUS) designed by the improvement of seismic performance of reinforced concrete beam-column joints load-carrying capacities were increased 1.30~1.54 times in comparison with the standard specimen.

The objective of this study is to investigate the failure modes of steel coupling beam-wall connection. Test variable of this study is types of material used, concrete and with pseudo strain hardening cementitious composites (PSH2C). The results showed that Specimen PSH2C-SB with longer embedment length of steel coupling beam exhibits good seismic performance than Specimen HCWS-SB.

To clarify the load-carrying behavior of RC beams caused by the rebar fracture and the expansive crack along the longitudinal reinforcement due to aggregate expansion simulating ASR, experimental study was carried out. From the test result, all specimens caused by the rebar fracture failed in shear tension. Moreover, cracking behavior and crack propagation highly influenced by the range of expansive crack.

기존 보강에 대한 연구는 대부분 장방형 보에 대해 휨 보강에 대한 연성 및 내력 증대에 대하여 주로 연구가 되었다. 그리고 일반적으로 철근콘크리트 보-슬래브 구조에서는 시공의 특성상 보와 슬래브의 콘크리트가 동시에 부어넣기되기 때문에 경화 후 일체가 되어 인접한 슬래브는 보의 플랜지를 이루어 보의 강성을 높이고 압축응력을 지지하는 면적을 넓혀 주는 T형보단면을 갖지만 T형보의 휨 거동에 대해 유용한 자료는 부족한 실정이다. 본 연구는 철근콘크리트 T형보를 제작하여 보강재 종류와 위치별로 전단 보강을 실시하여 보강효과 및 구조적 특성을 파악하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 각종 실험결과를 종합한바, 탄소섬유막대 보강은 콘크리트 내부에 매입되어 일체 거동함으로써 파괴시 거동 및 내력 및 강성 향상 면에서 가장 우수한 것으로 나타났다. 강판 보강은 강성 및 전단내력은 증대 되었으나 보강강도는 큰데 반해 콘크리트와 부착성 저하에 의해 낮은 보강효과를 보였다. 섬유시트 보강은 보강효과는 우수하나 파괴 시 부착성의 한계로 의해 계면박리가 나타나 이에 대한 대책이 필요할 것으로 사료된다.

하천은 유역의 반응체이고 유역은 하천의 모습이다. 즉, 하천은 유역의 지질구조, 토양형, 토지이용상태 및 물 이용패턴 등에 따라 유황과 수질 및 하상물질의 구성이 달라지게 되며, 유역은 하천환경을 지배하게 된다. 일반적으로 하천과 유역은 장구한 세월을 통해서 상호 밀접한 상관관계를 유지하면서 고유의 특성을 지닌 가운데 하천 본래의 기능을 유지해 왔다. 뿐만 아니라 하천은 수많은 지류를 포함하면서 유역의 반응체로서 하천기능을 수행해 왔으며, 본류와 지류는 상호 종속적인 관계에서 유황과 하상의 연속성 등이 지속적으로 평형을 이루어 왔다. 그러나 최근 시행되고 있는 4대강은 본류하도에서 준설과 보(가동보·고정보) 건설에 따른 하천의 유황과 하도환경이 완전히 바뀌게 되었다. 하천의 유황조건은 대체로 유량에서 큰 변화는 없으나 준설로 인해서 수위(수심) 변화가 크게 발생하게 되었다. 한편 본류 하도상에 설치된 보(수문)로 인한 평상시의 관리수위와 홍수시 홍수위 저감을 위한 정밀한 운영규정들이 마련되고 있으나, 아직까지 평상시에 유지되는 관리수위의 운영방안과 홍수시(장마전선 또는 태풍 등)에 의한 과도한 홍수위를 저감시키기 위해서는 직렬보 군의 연계운영 기법이 필요하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 실제 4대강 사업이 진행되고 있는 낙동강 유역의 8개 보(수문)를 대상으로 수리학적 홍수추적 모형인 HEC-RAS를 이용하여 구축하였으며 각각의 보(수문) 상·하류 구간의 수위증가를 억제하기 위한 보(수문) 연계 운영 기법을 검토하고자 하였다.

최근 전 세계적인 기상이변에 따라 우리나라에도 기록적인 강수량의 발생 가능성이 항상 존재해왔다. 이에 사전 예방을 위한 과학적 물관리 시스템과 신속한 위기대응관리 능력에 대한 지속적인 보완이 필요하다. 직렬보의 홍수조절 연계운영 시스템은 향후 지속적인 안정화와 사용자 편의환경 개선을 거쳐서 더욱 과학화된 홍수조절 의사결정을 지원함으로써, 홍수로 인한 피해를 최소화 할 수가 있다. 최근 4대강 사업으로 인한 수자원 활용의 효율성을 극대화하는 운영을 도모하고자 보군을 연계 운영하여 유역의 홍수량을 효과적으로 조절할 수 있다. 본 보고서에서는 직렬보의 운영기법인 최적화 기법의 종류와 시뮬레이션 기법의 종류에 대하여 조사하였고 연계운영 시스템의 기본구성과 보의 상류 수위변화에 따라서 가동보의 운영방안을 분석하여 수리학적 하도추적의 모형을 분석하였다. 분석결과에 따라 보의 연계운영룰을 개발하여 최종적으로 연계운영 계획절차를 수립하였다.

하천에서 각종용수의 취수를 목적으로 일정수위를 유지시키는 수공구조물을 보라 칭한다. 이는 수자원 확보 측면에서 상당한 장점을 가지고 있다. 그러나, 보로 인하여 상류부분 유속의 감소가 일어나며 이로 인해 보부분에 토사물의 퇴적이 발생 하게 된다. 이는 홍수시의 수위가 증가하는 원인이 되며, 토사물의 퇴적으로 안정적인 치수효과를 기대할 수 없다. 갈수기시 기존 직선형 보에서는 물의 흐름이 없이 고이기 때문에 퇴적 토사물의 부패가능성으로 수생태 환경에 악영향을 끼칠 수 있는 문제가 있다. 이와 같은 보의 단점을 개선하기 위해 마루형 래버린스 보, 톱니형 래버린스 보가 제안되어 왔다. 본 연구는 기존의 일반사다리꼴 래버린스 보(그림1.(a) 참조)의 형상에 추가적으로 보의 하단부에 천공을 통하여 역쐐기형 천공 사다리꼴 래버린스 보(그림1.(b) 참조)를 제안하였다. 이는 흐름의 연속성과 유사배제능력의 향상으로 유사흐름의 연속성을 확보할 수 있다. 수치모의를 통하여 확인 할 수 있으며, 수치모의는 3차원 자유수면 해석에 자주 사용되고 있는 FLOW-3D를 활용 하였다. 수치모의의 방법으로는 Particle을 이용하여 유사흐름의 연속성을 확인하였다. 수치모의에서 사용되는 Particle은 주문진 표준사의 평균 입경 0.32 mm로 적용하였으며, 래버린스 보의 높이는 0.1 m로 조건은 동일하게 적용하였다. 수치모의를 통한 변수로써 천공의 크기(내부6mm 외부10mm, 내부10mm 외부15mm) 2 Case 및 천공의 개수(3∼5) 3 Case를 변경함으로써 총 6 Case를 모의하여 보았다. 유사배제 능력과 치수안정성을 확인하기 위해 월류 사이의 관계를 통하여 효율성을 검토 해보았다. 보의 하단부를 천공함으로써 홍수시가 아닌 갈수시의 월류 수위에 도달하지 못하더라도 물의 지속적인 흐름을 통하여 수생태 환경을 보존할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 홍수위 예경보를 위한 Data Mining기법에 대해 조사하고 예측시스템에 대해 연구하였다. 홍수예측의 모형 중 인공지능 기반의 신경망 모형을 이용하여 유사한 수문 사상을 유역내의 복잡한 물리적인 현상을 직접적으로 고려하지 않고 상·하류간 입력 자료를 사용하여 출력자료와의 관계로부터 학습을 통해 결론을 도출해내는 Data Mining기법 중 신경망 모형을 사용하였다.

전국 주요하천유역에 걸쳐 수행된 ‘4대강 살리기 사업’은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력이 시도되었다. 특히 안정적인 용수공급과 재해방지를 위한 수위확보를 목적으로 16 구간에 걸쳐서 일반적 형태의 고정보와 함께 다양한 형상과 운영방식이 적용된 가동보가 복합적으로 설치되었다. ‘4대강 살리기 사업’ 중에는 낙동강 23공구의 강정보구간을 비롯하여 한강 6공구의 강천보, 낙동강 18공구의 함안보 그리고 22공구의 달성보에 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 모형 제작하여 가변 경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위 조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함하였다. 홍수시의 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 흐름특성을 파악하기 위해서 계측기기의 흐름간섭을 없애고자 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, 60°)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도의 제안을 하고자 하였다. 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대한 기존 연구와 비교해보고자 하였다. 그 결과 전체적인 흐름양상은 개방된 단면에서 매우 큰 유속과 압력이 발생하며 수문 상류부의 상단에서는 정체수역이 발생하고 연직방향으로는 회전하는 양상을 나타낸다. 또한 상류부 유량조건이 3 l/sec.의 경우에 비해 10 l/sec.의 경우에는 수문의 하류구간에서 전체적인 회전류의 형상이 나타나게 된다. 특히 하류부 수위조건이 작은 경우에 보다 큰 셀의 형상이 나타난다. 개방도를 증가시킬 경우에는 수문 배출구의 높이가 두 배 이상 증가함에 따라서 배출되는 평균유속값이 감소되고 상하류부 유속편차가 작아지는 것을 확인할 수 있다.

본 연구에서는 재해상황판단 측면에서 중소하천유역의 홍수예경보를 위한 분포형 모형의 적용 기법을 검토하였다. 중소하천의 홍수예보를 위해서는 실시간으로 수집되는 레이더 강우자료와 예측자료를 이용하여 홍수량을 분석 및 예측하는 기술이 필요하며, 이를 위해서는 분포형 강우-유출 모형의 적용이 필수적이다. 최근 홍수피해가 중소하천유역에서 크게 발생하고 있다. 그러나 홍수예경보는 대하천 본류 중심으로 이루어지고 있는 실정이므로 중소하천의 홍수재해 취약지구까지 적용 가능한 홍수예경보체계의 개발 및 확대가 필요하다. 국내에서는 다양한 분포형 모형의 적용사례가 있으나 국내 상황을 적합하게 반영할 수 있는 것으로 널리 적용성이 인정된 모형은 많지 않다. 현재 국제적으로 Vflo 모형은 기존에 개발된 분포형 모형 중 가장 적용성이 높고 다양한 유역조건에 따라 유연하게 유출모의가 가능한 것으로 알려져 있어 우리나라의 특수한 여건을 반영한 홍수예경보를 위한 유출해석 및 침수범람해석 모의를 위한 기본모형으로 도입시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 기존의 연안역 특성을 고려한 말뚝지지형 조립식 잔교의 하부 구조 모델의 부족한 점을 보완하고 관광용 특성을 살린 디자인과 연안에서의 시공의 단순함을 조립식으로 계량화 시킨 Fish Bone Bridge를 제시하였다. 이에 기존 모델과의 거동 차이와 Fish Bone Bridge의 문제점인 온도하중에 의한 경간수 그리고 말뚝과 거더의 연결 조건이 고정-힌지와의 차이를 알아보기 위해 범용유한요소해석 프로그램인 MIDAS Civil 2009을 사용하여 비교-분석하였다.

유황 분석을 통해 산정된 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량은 수자원의 이용 및 관리에 있어서 매우 중요한 유량 지표이다. 하지만, 유황분석에 의해 유황에 따른 유량은 산정되어지고 있으나, 시설물 운영을 위한 유황에 따른 기간이 선정되어 있지 않기 때문에 실무자의 판단을 통해 유황 시기를 결정하여 보 및 댐의 운영이 이루어지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 낙동강에 위치한 달성보 지점에 대하여 subtractive 기반 K-mean 클러스터링 기법과 클러스터 검증지수를 통해 실제 유황이 가지는 패턴을 분석하였다. 분석결과, 3개의 유황 패턴이 나타나고 있는 것으로 밝혀졌다. 이에 따라서, 각 유황 패턴이 나타나는 기간을 분석하여 유황 패턴별 시기를 결정하였다.

비탄성 구간 내 비지지 길이가 존재하는 휨부재의 극한거동특성을 자세히 살펴보면, 단면 내 비균일 항복응력 도달로 인하여 초기의 이축 대칭단면이 일축대칭으로, 최종적으로는 비대칭단면의 특성을 보이게 된다. 이러한 극한거동에 대한 해석적 연구결과의 실험적 검토는 개발된 설계식의 상용화를 위해서 필연적으로 수행되어야 한다. 일반적으로 사용되는 구조용 강재를 이용한 실험연구는 재료비 및 실험장비 사용에 있어 많은 비용을 유발하므로 본 연구에서는 연구대상 구조부재의 거동특성을 파악할 수 있는 소규모의 경제적인 재료사용과 실험 상황을 구현하여 소규모 실험실에서 모형실험을 실시하였다. 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 실험체의 극한강도를 산정하고, 기존에 개발된 제안식과의 비교를 통하여 I형 양단 스텝보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 간편 설계식의 적용성을 평가하였다. 유한요소해석결과와 실험결과는 9%의 차이를 보이고 있으며, 제안식과 실험결과는 7%의 차이를 보이고 있다. 향후 추가적인 실험연구를 통하여 간편 제안식의 적절성을 추가적으로 평가할 예정이다.

최근 고부식 환경에 놓여 있는 철근 콘크리트 구조물의 철근 부식 문제를 해결할 수 있는 방안 중 하나로 뛰어난 내부식성을 가진 섬유복합체(Fiber Reinforced Polymer, FRP)로 제작된 보강근이 주목받고 있다. 유리섬유복합체로 제작된 보강근이 상용화된 상태이나 가격, 철근보다 낮은 탄성계수, 취성파괴 특성 등의 이유로 사용 실적은 많지 않은 것이 현실이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방편 중 하나는 유리섬유복합체 보강근의 성능을 고도화하는 것이다. 성능 고도화를 통해 강도 대비 가격을 낮출 수 있으며, 인장성능을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 주어진 재료와 조건 하에서 보강근 성능에 영향을 미치는 인자들의 효율성 향상을 통한 고인장 성능 유리섬유복합체 보강근의 개발에 관한 것이다. 이를 위해 구성재료와 제작방법 등 유리섬유복합체 보강근의 인장성능에 영향을 미치는 인자들에 대해 분석을 수행하여 개선 방안을 제안하였으며, 이를 통해 보강근의 주재료인 유리섬유의 성능을 기존 제품보다 더욱 효율적으로 활용하는 보강근을 제작하였으며, 다양한 변수에 대한 인장시험을 통하여 그 성능을 비교 분석함으로써 개선 방안의 적절성을 검증하였다.