미국 및 프랑스의 경우, 초대형 항공기 출현, 항공기 기어 형상의 변화 및 항공교통의 지속적인 수요로 인하여 과거 노모그래프를 사용하는 설계법으로 포장을 설계하는데에 많은 한계가 있었다. 이러한 연유로 미국 FAA 및 프랑스 LCPC등은 포장 구조 시스템을 해석하고 이를 근거로 포장의 공용성을 예측하는 역 학적 경험적 설계법을 개발하였고, 현재도 개선 중에 있다. 줄눈 콘크리트 포장인 공항 콘크리트 포장의 경우 아스팔트 포장과는 달리 조인트를 가지는 이유로 다층탄성해석 프로그램을 통한 설계법에서 최근에 는 3차원 유한요소방법을 이용한 설계법으로 변화하고 있다. 본 연구는 국내의 역학적-경험적 공항포장 설계법을 개발하기 위해 FAA에서 개발한 공항포장용 3차원 유한요소프로그램인 FEAFAA를 참고하여 범용 해석 프로그램인 ABAQUS로 이를 개선한 모형을 구축하 였고, 기존 개발된 줄눈 콘크리트 포장용 3차원 유한요소해석 프로그램인 FEAFAA, EverFE 등과 비교하 여 구축 모형을 검증하였다. 그리고 항공기의 이동하중에 대한 포장의 거동을 해석할 수 있는 동적 해석 모형으로 확장하였고, 향후 인천공항공사의 현장 시험을 통해 모형에 대한 검증을 수행할 예정에 있다.

PURPOSES: The behavior of a concrete pavement in a tunnel was investigated, based on temperature data obtained from the field and FEM analysis. METHODS: The concrete pavement in a tunnel was evaluated via two methods. First, temperature data was collected in air and inside the concrete pavement both outside and inside the tunnel. Second, FEM analysis was used to evaluate the stress condition associated with the slab thickness, joint spacing, dowel, and rock foundation, based on temperature data from the field. RESULTS : Temperature monitoring revealed that the temperature change in the tunnel was lower and more stable than that outside the tunnel. Furthermore, the temperature difference between the top and bottom of the slab was lower inside the tunnel than outside. FEM analysis showed that, in many cases, the stress in the concrete pavement in the tunnel was lower than that outside the tunnel. CONCLUSIONS : Temperature monitoring and the behavior of the concrete pavement in the tunnel revealed that, from an environmental point of view, the condition in the tunnel is advantageous to that outside the tunnel. The behavior in the tunnel was significantly less extreme, and therefore the concrete pavement in the tunnel could be designed more economically, than that outside the tunnel.

본 연구에서는 월성 중₩저준위방사성폐기물 처분시설의 내구성 및 한계수명을 예측하였다. 처분시설은 6개의 사일로로 구 성되어 있으며 지하수 포화대에 위치하고 있어 주변 지하수와 화학적 침식 등에 의한 열화에 노출되어 있으며, 장시간이 흐 르면 수리적 방벽으로서의 역할을 상실할 것으로 예상된다. 각각의 인자에 대한 열화시간을 평가한 결과 황산염 및 마그네 슘에 의한 콘크리트 열화속도는 1.308×10-3 cm/yr로 48,000 년 이상인 것으로 나타났으며, 수산화칼슘 침출에 의한 영향은 1,000 년의 기간 경과에서 수산화칼슘 유출 깊이는 1.5 cm이하로 상당히 오랜 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 마지막으 로 염해에 의한 철근 부식의 경우 철근 부식개시기간이 1,648 년으로, 최종적으로 구조물이 한계수명 상태에 도달하는 시간 은 2,288 년인 것으로 예측되어 가장 민감한 인자로 평가되었다.

본 논문에서는 원심식 대형 압축기 구동용 모터 베이스 프레임의 구조해석 및 콘크리트 타설에 따른 구조안전성 평가를 수행하였다. 먼저 모터 베이스 프레임에 적용되는 네 가지 하중조건에 따른 구조해석을 진행하고 최대 비틀림 에너지 이론 및 Mohr-Coulomb 이론을 통하여 구조안전성을 평가하였다. 구조해석 결과에서 취약한 구조안전성을 나타낸 연결부 등의 불연속적인 부분에서 발생하는 국부응력에 대하여 ASME VIII Div. 2에 따른 구조안전성 평가를 적용함으로써 좀 더 합리적으로 구조안전성 평가를 수행할 수 있었다. 또한, 모터 베이스 프레임 내부에 콘크리트 타설 및 미타설에 따른 구조해석 및 ASME 구조안전성 평가를 통하여 모터 베이스 프레임의 구조안전성을 정량적으로 비교하여 콘크리트 타설로 인한 구조 안전성의 향상을 확인하였다.

기존 구조물의 손상평가에 관한 연구는 지진 등과 같은 과도한 하중에 의한 손상을 고려하였다. 그러나 구조물은 과도한 하중없이도 장기간의 시간에 따라 염화물, 탄성화 등과 같은 이유로 노후화가 진행되어 구조성능이 저하될 수 있다. 그래서 구조물의 건전도를 효과적으로 관리하기 위해서는 노후화에 의한 구조성능 저하도 검토되어야 한다. 본 연구에서는 염화물에 의한 철근의 부식을 노후화 요인으로 고려한다. 철근부식에 의한 재료의 구조성능 저하를 고려하기 위해 부식정도에 따른 철근의 단면적, 항복강도, 파단변형률, 피복 콘크리트 강도 등을 예측한다. 이를 구조모델링에 적용하여 구조부재 및 구조물의 구조성능 저하를 분석한다. 구조부재의 구조성능을 분석하기 위해 모멘트-곡률 해석을 수행한다. 구조물 레벨의 구조성능을 고려하기 위해, 고유치해석을 통한 고유주기와 모드형상을 분석한다. 또한 비선형 정적해석을 통해 구조물의 강도와 변형성능을 분석한다.

PURPOSES : The purpose of this paper is to investigate the application of thermoelectric technology to concrete structures for harvesting solar energy that would otherwise be wasted. In various fields of research, thermoelectric technology using a thermoelectric module is being investigated for utilizing solar energy. METHODS: In our experiment, a halogen lamp was used to produce heat energy instead of the solar heat. A data logger was used to record the generated voltage over time from the thermoelectric module mounted on a concrete specimen. In order to increase the efficiency of energy harvesting, various factors such as color, architecture, and the ability to prevent heat absorption by the concrete surface were investigated for the placement of the thermoelectric module. RESULTS : The thermoelectric module produced a voltage using the temperature difference between the lower and upper sides of the module. When the concrete specimen was coated with an aluminum foil, a high electric power was measured. In addition, for the power generated at low temperatures, it was confirmed that the voltage was generated steadily. CONCLUSIONS: Thermoelectric technology for energy harvesting can be applied to concrete structures for generating electric power. The generated electricity can be used to power sensors used in structure monitoring in the future.

우리나라는 겨울철 제설제 살포 및 기후변화에 따른 동결융해작용으로 인한 콘크리트 포장의 내구성능 저하, 특히, 스케일링(scaling) 현상이 많이 보고되고 있으며, 이는 교통시설 이용자의 편의성 감소 및 유 지관리 비용의 증대를 초래하게 된다. 콘크리트 포장의 스케일링은 동해 및 염해의 복합작용으로 발생하 는 표면박리, 잔골재의 탈락 등으로 나타나는 콘크리트의 대표적인 성능저하 현상이다. 이러한 콘크리트 의 스케일링 현상은 콘크리트의 강도, 염용액의 종류 및 농도, 연행공기량, 블리딩량 등의 영향을 받는 것 으로 알려져 있다. 뿐만 아니라, 사용되는 결합재의 종류에 따른 콘크리트의 스케일링 현상도 각각 상이 하여 최근, 이에 대한 연구도 국내외적으로 많이 진행되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 콘크리트 포장의 내구성 평가를 위한 일환으로 ASTM C 672에 준하여 스케일링 실험을 실시하였으며, 그 결과를 콘크리트 공극구조와도 비교, 고찰하였다. 결론적으로, 콘크리트의 스케일링 저 항성은 콘크리트의 미세 연행공기량(air entrained micropores)과 비교적 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.

폐유리는 화학성분 중 70% 이상이 실리카(SiO2) 성분으로 시멘트와의 반응시 포졸란 작용 및 기타 충전 재의 역할이 기대되기 때문에 폐유리를 콘크리트 품질개선을 위한 환경 친화적 혼화재로서 활용할 수 있는 방안에 대한 연구가 학계에서 일부 발표다. 따라서 본 연구에서는 자동차 폐부품인 폐유리의 재활용 방안을 모색하기 위하여 폐유리 미분말을 콘크리트 결합재의 20%까지 치환하여 대체율에 따른 모르타르와 콘크리 트의 기초물성 실험을 통해 도로 소구조물 및 콘크리트포장 활용성에 대한 기초자료를 제시하고자 한다. 본 연구에서는 폐유리 미분말 대체율에 따른 콘크리트의 기초 물성 실험으로 슬럼프, 공기량, 압축강도 를 수행하였고 역학적 특성 평가를 위해 탄성계수와 길이변화 시험을 수행하였다. 또한 내구성 평가를 위 해 탄산화, 염소이온침투저항성, 동결융해 저항성 시험을 수행하였다. 폐유리 미분말 활용을 위한 물성 시험결과, 대체율 10%까지는 슬럼프와 공기량은 증가하는 것으로 나타 났으며 폐유리 미분말 대체율에 따라 압축강도와 탄성계수가 저하하는 경향을 나타냈으나 탄성계수는 저하 폭이 상대적으로 작은 것으로 분석되었다. 또한 수축 특성은 폐유리미분말 대체율 변화에 따른 차이가 크지 않은 것으로 분석되었다. 압축강도 값은 대체율이 증가할수록 저하하는 경향을 나타내었다. 탄산화와 염소 이온침투저항 특성은 대체율이 증가함에 따라 감소 경향을 나타내었다. 동결융해저항성은 대체율 20%의 경 우에도 상대동탄성계수가 90%를 상회하므로 동결융해저항성에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다. 폐유리 미분말 대체율에 따른 시험 결과를 종합할 때 폐유리미분말 5~10%를 치환할 경우 일반 시멘트를 사 용하는 경우와 유사한 성능을 나타내어 도로구조물 활용시 적용이 가능할 것으로 판단된다.

The purpose of this study is to develop a new seismic resistant method by using precast concrete wall panels for existing low-rise, reinforced concrete beam-column buildings such as school buildings. Three quasi-static hysteresis loading tests were experimentally performed on one unreinforced beam-column specimen and two reinforced specimens with L-type precast wall panels. The results were analyzed to find that the specimen with anchored connection experienced shear failure, while the other specimen with steel plate connection principally manifested flexural failure. The ultimate strength of the specimens was determined to be the weaker of the shear strength of top connection and flexural strength at the critical section of precast panel. In this setup of L-type panel specimens, if a push loading is applied to the reinforced concrete column on one side and push the precast concrete panel, a pull loading from upper shear connection is to be applied to the other side of the top shear connection of precast panel. Since the composite flexural behavior of the two members govern the total behavior during the push loading process, the ultimate horizontal resistance of this specimen was not directly influenced by shear strength at the top connection of precast panel. However, the RC column and PC wall panel member mainly exhibited non-composite behavior during the pull loading process. The ultimate horizontal resistance was directly influenced by the shear strength of top connection because the pull loading from the beam applied directly to the upper shear connection. The analytical result for the internal shear resistance at the connection pursuant to the anchor shear design of ACI 318M-11 Appendix-D except for the equation to predict the concrete breakout failure strength at the concrete side, principally agreed with the experimental result based on the elastic analysis of Midas-Zen by using the largest loading from experiment.

This study aims at developing a new seismic resistant method by using precast concrete wall panels for existing low-rise, reinforced concrete beam-column buildings such as school buildings. Three quasi-static hysteresis loading tests were performed on one unreinforced beam-column specimen and two reinforced specimens with U-type precast wall panels. Top shear connection of the PC panel was required to show the composite strength of RC column and PC wall panel. However, the strength of the connection did not influence directly on the ultimate loading capacities of the specimens in the positive loading because the loaded RC column push the side of PC wall panel and it moved horizontally before the shear connector receive the concentrated shear force in the positive loading process. Under the positive loading sequence(push loading), the reinforced concrete column and PC panel showed flexural strength which is larger than 97% of the composite section because of the rigid binding at the top of precast panel. Similar load-deformation relationship and ultimated horizontal load capacities were shown in the test of PR1-LA and PR1-LP specimens because they have same section dimension and detail at the flexural critical section. An average of 4.7 times increase in the positive maximum loading(average 967kN) and 2.7 times increase in the negative maximum loading(average 592.5kN) had resulted from the test of seismic resistant specimens with anchored and welded steel plate connections than that of unreinforced beam-column specimen. The maximum drift ratios were also shown between 1.0% and 1.4%.

This paper deals with the strengthening effect of reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber sheets (CFSs). Fifteen strengthened reinforced concrete (RC) beams were experimentally evaluated to determine improvements in structural performance. Test parameters in this experimental study are strengthening ratios and strengthening methods of CFSs (I-S, I-W, U-S, U-W type). RC beams strengthened with CFSs were tested under sustaining load. Considering strengthening ratios and strengthening methods of carbon fiber sheets, structural performance and failure mode of test specimens were evaluated. The results show that maximum capacity of beams strengthened with CFSs is about 28.8% in I-S type, 20.5% in I-W type, 26.0% in U-S type, 28.7% in U-W type higher than that of control beam.

In this study, we classified the structures into minor-damage column (URM), moderate-damage column (URO), and severe-damage column (URS), depending on the RC column of damage degree, and reinforced columns with the UHMWPE fiber in order to perform modeling of the structures. Then, we executed a comparative analysis with the results obtained from previous studies of NRF (non-reinforced column) and URF (column with UHMWPE fiber reinforcement). The maximum strength was increased with 14.91% of URF, 14.05% of URM, 14% of URO, and 6.5% of URS on the basis of NRF and the columns with minor and moderate damages exhibited the similar stiffness as that of the URF.

최근, 우리나라는 겨울철 콘크리트 포장에 제설을 목적으로 한 제설제의 사용량이 점차적으로 증가하 고 있는 추세이다. 예를 들어 서울시의 경우, 현재 연간 약 4만톤 이상의 제설제가 도로포장에 살포되고 있으며, 이는 5년 전과 비교하여 약 2.5배 이상 제설제의 사용량이 증가한 것으로 보고되고 있다. 뿐만 아니라, 제설제 살포에 따른 콘크리트 포장의 표면박리(scaling) 등과 같은 내구성 저하 현상이 빈번하게 발생함에 따라 콘크리트 포장의 성능에 대한 제설제 종류 및 농도의 영향에 대한 관심도 점차 증가되고 있는 실정이다. 특히, 우리나라는 도로포장의 제설을 위하여 염화칼슘수용액 및 고체 염화나트륨을 이용 한 습염살포방식이 널리 사용되고 있다. 주지하다시피, 염화물계 제설제의 사용은 철근부식에 의한 콘크 리트의 손상을 초래할 수 있으며, 겨울철 동결융해 반복작용에 의한 콘크리트의 표면박리작용의 주요 원 인이 된다. 본 연구에서는 강도가 상이한 콘크리트(24 및 35 MPa)를 제조하여 ASTM C 672에 준하여 스케일링 실험을 실시하였으며, 동결융해 작용 50싸이클 후 콘크리트의 열화원인을 분석하기 위한 SEM 및 EDS 분석을 실시하였다. 실험결과에 의하면, 콘크리트의 스케일링 저항성은 강도등급에 따라 상이하였으며, 동결융해 반복작용에 따른 thaumasite의 생성이 스케일링의 주요 원인 중 하나라고 판단된다.

근래 국내 초고층 주상복합 건물에는 철근콘크리트구조가 보편적으로 적용되는데, 이러한 철근콘크리트 초고층 주상복합 건물은 시공 시점에 따라 구조적인 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 시공 중인 철근콘크리트 초고층 주상복합 건물에 대하여, 시공 시점별 구조 안전성 및 횡력저항성능을 검토하고자 한다. 이를 위해, 예제 모델로 탑상형의 초고층 주상복합 60층 건물을 선정했고, 기존의 범용구조해석 프로그램을 사용하여 구조해석을 수행하였다. 각 시공 시점별 10층, 20층, 30층, 40층, 50층, 60층 완료모델과 60층 완공단계 모델의 구조성능을 비교하였다. 구조성능 비교를 위해 이 모델들의 고유치해석을 수행하였으며, 횡력저항성능과 부재별 단면성능을 검토하였다. 횡력저항성능 검토를 위해 횡변위비와 층간변위비를 검토했고, 부재별 단면성능 검토는 완공단계에 대한 설계강도비와 시공단계의 설계강도비를 비교하여 부재안전성을 검토하였다. 이 연구를 통해, 시공 중인 철근콘크리트 초고층 건물의 구조 안전성을 검토하고 시공단계에 적합한 구조해석 및 설계하중의 가이드라인을 제시하고자 한다.

PURPOSES : In this study, an image analysis method is used to evaluate the pore structure characteristics and permeability of hybrid concrete. METHODS: The binder weight of hybrid concrete is set to 400 kg/m3, 370kg/m3, and 350 kg/m3, and for each value of binder weight, the pore structure and permeability of concrete mixture is evaluated. The permeability of hybrid concrete is evaluated using a rapid chloride penetration test(RCPT). RESULTS : The concrete pore structure characteristics of hybrid concrete reveals that as the binder weight is reduced, the entrained air is reduced and the entrapped air is increased. The permeability of the hybrid concrete for all values was measured to be below 1000 C, which indicates a "Very Low" level of permeability relative to the evaluation standard of KS F 2711. Additionally, as the binder weight is decreased, there is a significant increase in the permeability of chloride ions. CONCLUSIONS : In this study, the pore structure characteristics of hybrid concrete at different binder weights shows that as the binder weight is reduced, the entrained air is reduced and the entrapped air is increased. Consequently, chloride ion penetration resistance of the hybrid concrete is diminished. As a result, it is expected that this will reduce the concrete’s durability.

PURPOSES: The purpose of this study is to verify the causes of surface scaling at L-shoulder concrete structure. METHODS : From the literature reviews, mechanisms of frost damage were studied and material properties including strength, air void, spacing factor and scaling resistance of L-shoulder concrete structure were analyzed using core specimens taken by real fields. RESULTS : The spacing factor of air void has relatively high correlation of surface conditions : lower spacing factor at good surfacing condition and vice versa. If the compressive strength is high, even thought spacing factor does not reach the threshold value of reasonable durability, the surface scaling resistance shows higher value. Based on these test results, the compressive strength also provide positive effect on the surface scaling resistance. CONCLUSIONS: The main causes of surface scaling of L-shoulder could be summarized as unsuitable aid void amount and poor quality of air void structure. Secondly, although the compressive strength is not the governing factor of durability, but it shows the positive effect on the surface scaling resistance.

본 논문은 철근콘크리트 구조물의 지진해석에 관한 국제 벤치마크 프로젝트인 SMART-2013을 통해 3차원 비대칭 철근콘크리트 건물의 고유진동수와 재료 비선형성을 고려한 지진응답을 계산한 결과를 제시한다. 이를 위해 콘크리트와 철근의 비선형 재료모델을 구성하고 대표부피요소에 대한 국부테스트를 수행하여 비선형 모델의 성능을 평가하였다. 이러한 SMART-2013 철근콘크리트 건물의 비선형 유한요소모델에 대해 모드해석과 저강도 지진하중에 대한 선형 시간이력해석을 수행한 결과, 구조물의 고유진동수, 변위 및 가속도 시간이력이 SMART-2013 프로젝트에서 제시한 실험값들과 유사하였다. 또한 Northridge 지진에 대한 변위 및 가속도 응답의 시간이력과 최대층간상대변위의 응답스펙트럼을 계산하여 고강도 지진 하중에 대한 이 철근콘크리트 건물의 거동을 평가하였다.

PURPOSES: In areas of high traffic volume, such as expressway across large cities, the amount of nitrogen oxides (NOx) emitted into the atmosphere as air pollution can be significant since NOx gases are the major cause of smog and acid rain. Recently, the importance of NOx removal has arisen in the world. Titanium dioxide (TiO2), that is one of photocatalytic reaction material, is very efficient for removing NOx. The NOx removing mechanism of TiO2 is the reaction of solar photocatalysis. Therefore, TiO2 in road structure concrete need to be contacted with ultraviolet rays (UV) to be activated. In general, TiO2 concretes are produced by replacement of TiO2 as a part of concrete binder. However, considerable portion of TiO2 in concrete cannot contact with the pollutant in the air and UV. Therefore, TiO2 penetration method using the surface penetration agents is attempted as an alternative in order to locate TiO2 to the surface of concrete structure. METHODS: This study aimed to evaluate the NOx removal efficiency of photocatalytic concrete due to various TiO2 application method such as mix with TiO2, surface spray(TiO2 penetration method) on hardened concrete and fresh concrete using surface penetration agents. The NOx removal efficiency of TiO2 concrete was confirmed by NOx Analyzing System based on the specification of ISO 22197-1. RESULTS: The NOx removal efficiency of mix with TiO2 increased from 11 to 25% with increasing of replacement ratio from 3 to 7%. In case of surface spray on hardened concrete, the NOx removal efficiency was about 50% due to application amount of TiO2 with surface penetration agents as 300, 500 and 700g/m2. The NOx removal efficiency of surface spray on fresh concrete due to all experimental conditions, on the other hand, which was very low within 10%. CONCLUSIONS: It was known that the TiO2 penetration method as surface spray on hardened concrete was a good alternative in order to remove the NOx gases for concrete road structures.

충격 및 폭발하중으로 인한 위험으로부터 구조물의 안정성을 확보하기 위한 필요성의 증대에 따라 고율변형을 받는 콘크리트의 거동은 중요한 연구주제가 되었다. 콘크리트의 고율변형 거동은 정적인 상태와는 다른 독특한 거동을 보이기 때문에 다양한 고율변형모델들이 제안되어 고율변형 상태를 수치해석하는데 사용되고 있다. 이러한 수치해석 과정에서 발생하는 문제가 요소의 크기에 따라 수치해석결과가 크게 변하는 요소의존성 문제이다. 본 논문에서는 파괴에너지이론에 기초하여 요소의존성을 최소화할 수 있는 기준식을 제안하고 HJC(Holmquist Johnson Cook)모델을 이용한 관통수치해석을 통해 기준식을 검증하였다. 그 결과 기준식을 통해 산정된 파괴변형률을 수치해석상에 적용해줌으로써 해석결과의 요소의존성이 감소하였고 해의 정확성 또한 향상되는 것을 파악할 수 있었다.