자오방향 및 주변방향으로 피르스트레스트 하중이 작용된 축대칭 쉘 구조물을 기하학적으로 축대칭인 구조물의 특성을 최대한으로 이용할 수 있도록 회전 링요소로 모델화하였다 보강링 요소의 모델은 축대칭 쉘요소를 이용하였으며 본체 구조물과 절점에서 부착되있는 것으로 가정하여 이의 편심을 고려하였다 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도에 비례한 부가질량으로 표현하였으며 부가질량은 유체를 비점성 비압축 및 비회전을 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스 하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개의 요소로 모델링한 경우에서도 정해와 근접한 해를 얻을 수 있었다 또한 내부유체가 있는 경우와 링보강을 한 경우에 대한 고유진동수를 문헌과 비교한 결과 근접한 해를 얻을 수 있었다.

자오방향 및 주변방향으로 프리스트레스트 하중이 작용된 축대칭 쉘 구조물을 축대칭요소로 모델화하였다 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도에 비례한 부가질량으로 표현하였으며 부가질량은 유체를 비점성 비압축 및 비회전으로 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다. 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다 이때 기하학적으로 축대칭인 구조물의 특성을 최대한으로 이용할 수 있도록 쉘을 링요소로 모델링하였으며 기하학적 비선형관계식에 의하여 동적 모형식을 유도하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개 이내의 링요소로 모델링한 경우에서도 정해와 근접한 해를 얻을수 있었으며 내부유체가 있는 경우에 대한 고유진동수를 문헌과 비교한 결과 근접한 해를 얻을 수 있었다 내부유체의 높이의 증가에 따라 고유진동수는 현저히 감소하였으며 Wave Number가 적을수록 감소폭이 크게 나타났다. 지진하중에 대한 반경방향의 처짐을 해석한 결과 동일한 크기의 프리스트레스하중이 작용될 때 자오방향의 프리스트레스하중이 작용될 경우가 다소 큰 처짐값을 나타내었다.

본 논문에서는 축대칭 쉘 구조물에서 자오방향과 주변방향의 프리스트레스하중이 작용될 경우에 대한 수학적 모델링을 구하였고 이에 대한 프로그램화를 통하여 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다 이때 기하학적으로 축대칭인 구조믈의 특성을 최대한으로 이용할 수 있도록 쉘을 링요소로 모델링하였으며 기하학적 비선형관계식에 의하여 동적 모형식을 유도하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개정도의 링요소로 모델링하였으며 기하학적 비선형관계식에 의하여 동적 모혀식을 유도하였다 프로그램을 통하여 해석한 결과를 프리스트레스하중 하에서 고유진동수에 대한 정해와 비교한 결과 20개정도의 링요소로 모델링한 경우 에서도 정해와 근접한 해를 얻을 수 있어더 또한 지진하중에 대한 반경방향의 처짐을 해석한 결과 동일 한 크기의 프리스트레스하중이 작용될 때 자오방향의 프리스트레스하중이 작용될경우가 다소 큰 처짐값을 나타내었다 본 연구를 통하여 개발된 모델은 지진하중 하에서의 축대칭 구조물에 대하여 3차원 구조해석을 실시하지 않아도 정해에 근접한 해석결과를 얻을 수있어 설계실무에 크게 활용될수 있을 것이다.

본 연구에서는 탄소 포집 물질인 γ-C2S를 함유하고 있는 Stainless Steel Slag AOD를 포함한 시멘트 페이스트의 역학적 및 미세구조 변화를 연구하였다. γ-C2S는 비수경성이며 그러므로 물과 반응하지 않는다. 그러나 γ-C2S는 물에 의한 탄산화 양생조건에서 반응성을 가지고 있다. 그 반응은 페이스트 안의 공극을 치밀하게 형성하기 때문에 STS-A를 사용한 시멘트 페이스트의 공극구조는 탄산화 (CO2 농도는 약 5%)후에 수은압입시험에 의해 측정될 수 있다. 또한 Fractal 특성은 시멘트 페이스트의 미세구조변화는 탄산화 영향에 대하여 연구하였다. 그 결과로부터 STS-A를 포함하는 탄산화 시멘트 페이스트는 강도가 증가하였고 공극구조는 더 치밀해졌다.

최근 자기치유 재료에 대한 연구는 보수하기 힘들거나, 보수비용이 많이 소요되는 구조물에 대해 구조물 스스로 손상을 치유하여 사용수명을 증가시키기 위해 많이 수행되어오고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 자기치유 평가 방법으로는 투수시험이 있다. 하지만, 자기치유 평가 방법에서 자기치유 성능은 콘크리트의 초기 균열 폭에 큰 영향을 받지만 일관된 기준을 가지고 있지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 기존 연구에서 사용한 균열 폭과 투수량을 기반으로 균열 폭-투수량의 상관관계와 시간-투수량의 상관관계를 분석하였다. 또한, 광학현미 경을 이용하여 측정한 초기 균열 폭은 신뢰성이 떨어지므로 Poiseuille flow에서 α값을 도출하여 시간-균열 폭에 대한 상관관계를 분석하여 시간-투수량과 시간-균열 폭에 대한 경향을 분석하였다.

이 연구에서는 고강도 콘크리트의 역학적 특성을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 80~120 MPa 범위의 압축강도를 갖는 고 강도 콘크리트를 대상으로 실험연구를 수행하였다. 물-결합재비의 압축강도에 대한 영향, 시간에 따른 압축강도의 발현 및 양생조건의 압축강 도에 대한 영향을 분석하였다. 또한, 양생조건에 따른 콘크리트의 탄성계수, 쪼갬인장강도 및 파괴계수 특성을 파악하였다. 탄성계수, 쪼갬인 장강도 및 파괴계수의 실험결과와 기존설계코드에 의한 예측결과를 비교하였다. 콘크리트구조기준의 탄성계수 제안식은 실험값을 합리적으 로 예측한다. 반면에, 콘크리트구조기준은 파괴계수 실험값을 과소평가하고 있다. ACI 363R의 쪼갬인장강도와 파괴계수 예측값과 실험값은 잘 일치하고 있다. 따라서, ACI 363R의 쪼갬인장강도와 파괴계수 예측식은 120 MPa까지의 고강도 콘크리트에 효과적으로 활용될 수 있다.

국내 시멘트 산업은 시멘트 제조 시 발생되는 CO2를 감축하기 위해 CO2발생의 주요 요인인 클링커 대신 시멘트 대체재료 사용을 확대하기 위한 다양한 기술 개발을 위해 노력하고 있다. 이에, 최근 플라이애시를 다량 치환한 하이볼륨 플라이애시 시멘트(HVFC)에 대한 연 구 가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 플라이애시의 다양한 장점에도 불구하고 낮은 조기강도 발현 특성이 플라이애시를 다량으로 활용한 바인 더의 현장적용에 있어서 가장 큰 문제로 지적되고 있다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 플라이애시 혼입률에 따른 HVFC 페이스트의 수 화 및 압축강도 특성을 파악하기 위해, 플라이애시 혼입률 0~80%의 배합을 이용하여 실험을 수행하였다. 실험결과 낮은 물-바인더 비에 의한 HVFC 페이스트 배합은 초기 재령에서의 낮은 압축강도의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 중량비의 50% 이상이 플라이애시 로 치환된 페이스트의 응결시간이 증가하는 경향을 보아, 플라이애시 중량비 50%는 충진 효과의 임계점으로 판단된다.

최근 온실가스 감축을 위해 시멘트 클링커를 대체하여 고로슬래그 미분말을 다량 치환한 하이볼륨 슬래그 시멘트에 대한 연구 활 발히 진행되고 있다. 하지만, 수화열 및 내구성 등 다양한 장점에도 불구하고 초기 재령에서의 낮은 강도 발현 등의 문제점으로 인해 실제 현장 의 적용에 한계점을 가지고 있다. 본 연구는 이러한 점을 극복하고자 GGBFS 혼입률에 따른 페이스트의 압축강도, 수화열 등의 특성을 분석하 였다. GGBS 분말도에 따른 4종류와 치환율 35%, 50%, 65%, 80% 4수준으로 하여 총 16개의 배합에 대해 실험을 수행하였다. 실험결과 낮은 물-바인더 비에 의한 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트 배합은 초기 재령에서의 낮은 압축강도의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 판단된 다. 또한 GGBS의 분말도는 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트의 초기 재령에서의 압축강도 증진에는 효과가 있지만, 28일 이후의 장기 강도에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 양생조건이 다른 압축강도 90 MPa 수준의 고강도 콘크리트 부재의 휨거동 실험을 수행하였다. 실험변수는 정상 및 저온 양생 조건, 인장 철근량 및 콘크리트 압축강도 수준 등을 고려하였다. 8개의 보 부재를 제작하여 휨 실험을 수행하였으며 균열 간격, 하중-처짐 관계, 하중-변형률 관계 및 연성지수를 파악하였다. 실험결과는 철근량이 증가함에 따라 균열 개수는 증가하고 균열간격은 감소하는 경향 을 나타내며, 콘크리트 강도가 높을수록 균열개수가 줄어들기는 하지만 그 효과는 철근량보다는 상당히 작은 것을 알 수 있었다. 설계기준에서 제안된 평균 균열 간격 식과 비교한 결과, 실험결과가 제안식의 결과보다 약간 크게 나타났으나, 제안식은 콘크리트 강도 및 양생조건을 반영 하지 못하는 문제점이 있다. 정상 양생된 부재들의 연성지수는 3.36~6.74이며, 저온 양생된 부재들의 연성지수는 1.51~2.82으로 나타나, 저온 양생된 부재들의 거동은 정상 양생된 부재들에 비해서 연성도지수가 저감됨을 확인하였으며, 본 연구와 기존 연구의 연성지수를 비교한 결과, 고강도 콘크리트 부재의 연성지수는 선행연구의 보통강도 콘크리트의 연성지수 보다 크게 나타났으나, 더 구체적인 결과를 파악하기 위해서 는 추가연구가 필요하다고 판단된다.

화력발전의 부산물인 플라이 애쉬는 포졸란 반응을 통하여 조직구조를 개선하고 장기 강도 및 염화물 저항성에 매우 효과적이다. 본 연구에서는 28일 및 180일 재령의 보통 포틀랜트 시멘트 및 FA를 혼입한 콘크리트에 대하여 압축강도 및 염화물 저항성을 평가하였으며, 재 령의 증가에 따른 상관성을 평가하였다. 이를 위해, 물-결합재비(W/B)를 37%, 42%, 47%의 3가지 수준, Fly Ash를 시멘트 중량의 0%, 30%, 50%의 3가지 수준으로 나누어 총 9가지 배합을 설정하였으며, 28일 및 180일 재령 시, 압축강도, Tang‘s method에 의한 촉진확산계수, 그리고 ASTM C 1202, KS F 2711을 통한 통과전하량을 측정하였다. Fly Ash 혼입율이 클수록, W/B가 낮을수록 염화물 저항성(확산계수 및 통과전하 량)이 개선되었는데, 모든 FA 50 배합에서 염화물 저항성은 재령 28일 대비 재령 180일에서 약 15% 수준으로 감소하였다. 이는 FA의 포졸란 반응으로 인해 공극구조가 더 치밀해져 나타난 결과이며, 염해 저항성이 강도보다 시간에 더욱 의존적임을 알 수 있다. 재령 180일 이후, FA를 혼입한 배합에서 강도와 염해저항성의 뚜렷한 선형관계가 관측되었다.

PSC(Prestressed Concrete)는 전단면을 유효하게 사용할 수 있으므로 교량 및 암거와 같은 구조물에 가장 많이 사용되고 있다. 그러 나 내부의 텐던은 항상 높은 인장하중을 받는 상태에 노출되므로 부식환경에서 더욱 주의를 해야한다. 본 연구는 동일한 부식조건에서 프리스 트레싱 하중에 따라 변화하는 부식전류 및 내력저하에 대한 연구이다. 이를 위해 초기 프리스트레싱 하중의 0.0%, 20.0%, 40.0%수준으로 가력 한 뒤, ICM(Impressed Current Method)를 이용하여 촉진부식실험을 수행하였다. 초기 하중이 증가할수록 부식전류와 부식량은 증가하였으며 최대하중의 감소가 선형적으로 발생하였다. 초기하중이 20%에서 40%로 증가할 때, 부식전류량은 124.4%와 168.0% 수준으로 증가하였으며, 최종 파괴시의 하중은 87.8% 및 78.4%수준으로 감소하였다. 동일한 전압인가 시 부식속도와 내력저하는 인가한 초기 프리스트레싱 하중에 비 례함을 알 수 있다.

본 연구에서는 휨을 받는 압축강도 80 MPa 수준의 고강도 콘크리트 부재의 구조거동 실험 연구를 수행하였다. 실험변수는 보통(SD 400) 및 고강도(SD 600)철근, 0.98~1.58%의 종방향 철근비, 200×250, 200×300 mm의 단면크기를 고려하였다. 9개의 보 부재를 제작하여 휨 실 험을 수행하였으며 극한휨강도, 하중-처짐 관계, 균열 형태, 파괴형상 및 연성을 파악하였다. 실험결과는 철근비가 증가함에 따라 휨강도는 증 가하고 연성은 감소한다. 또한, 철근비가 증가함에 따라 균열의 개수가 증가하며 균열폭은 감소하는 경향을 나타내었다. 철근의 강도 등급에 따른 하중-균열폭 관계는 뚜렷한 차이를 나타내지 않는다. 콘크리트 비선형거동 해석을 수행하였으며, 극한하중 예측값과 측정값을 비교하였 다. 고강도 콘크리트의 휨거동 예측 결과는 실험부재의 휨강도를 전반적으로 과소평가하고 있다.

본 연구에서는 기존의 저자 등에 의해 수행된 유연도법에 근거한 보-기둥 섬유요소에 수치해석적 방법으로부터 전단변형 효과를 고려할 수 있도록 수정된 정식화 방안과 단면에 대한 비탄성 전단응답 이력 구성관계식을 새로이 제안함으로써 전단 및 휨 - 전단파괴 양상을 나타내는 철근콘크리트 보에 대한 합리적인 해석적 방안을 마련하는 것을 목표로 한다. 주요 실험변수들이 전단거동 특성에 미치는 영향을 파 악하기 위하여 모두 종방향 철근의 항복전에 전단파괴가 일어나도록 설계된 총 6개의 철근콘크리트 보 실험체를 검증 대상으로 저자 등에 의 해 새로이 수정된 구성관계식을 적용한 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 통한 해석을 수행하였다. 모든 실험체에 대한 파괴모드 와 파괴시까지의 전반적인 거동 특성을 비교적 적절히 예측하고 있음을 확인하였으며 이러한 연구결과들은 향후, 대형화‧복잡화 되어가고 있 는 전체 구조물에 대한 신뢰도 높은 해석을 수행하기 3차원 해석에도 충분히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 논문에서는 국내 비내진상세 조적채움벽 RC 골조의 내진성능을 파악하기 위하여 실규모 크기의 비내진상세 조적채움벽 RC 골 조를 대상으로 정적실험을 실시하였으며, 기존 비내진상세 RC 골조 의 정적 실험결과와의 비교·분석을 통하여 조적채움벽체가 RC 골조의 내 진성능에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 실험 결과. 조적채움벽 RC 골조 실험체는 조적채움벽체에 의한 압축력으로 기둥, 보 , 접합부 등 골조 전체에 균열 등의 손상이 발생하였으며, 접합부 전단균열이 벌어지고 철근이 노출되면서 취성 파괴되었다. 한편, 조적체움벽 RC 골조 실 험체의 수평하중과 층간변형각 관계는 벽체 슬라이딩 균열, 기둥 균열 등으로 강성이 저하되었으며, 철근 항복이후 최대 내력에 도달하고 접합 부 균열의 확대, 철근 노출 등으로 내력이 최대 내력의 40% 정도로 저하되었다. 조적채움벽체로 인하여 기둥 상·하단 및 접합부에만 집중되던 손상이 기둥, 보, 접합부 등 골조 전체에 분산되어 발생하였으며, 기둥의 전단균열이 아닌 접합부의 전단균열의 확대로 최종 파괴되었다. 또한, 조적채움벽체로 인하여 RC 골조의 강성은 12.42배, 내력은 3.63배 증가한 반면에, 강성 증가에 따라 최대 내력 시의 층간변형각은 0.18배, 파괴 시의 변형은 절반 이하로 감소하였다.

이 연구에서는 순환굵은골재를 사용하여 31∼38 MPa 범주의 압축강도를 갖는 콘크리트의 보의 휨강도 실험연구를 수행하였다. 천 연굵은골재에 대한 순환굵은골재의 치환률과 철근비를 실험변수로 고려하였다. 순환굵은골재의 치환률로써 0, 30, 50 및 100%를 고려하였으 며, 주철근의 철근비로써 0.50, 0.79 및 1.14%를 고려하였다. 4점 하중재하 시험방법을 통하여 순환골재 콘크리트 보의 균열 및 파괴거동, 하중- 처짐 관계 특성을 파악하였다. 천연굵은골재 보와 순환굵은골재 보의 휨균열 형상은 거의 유사하며, 전반적으로 순환굵은골재 보의 균열간격 이 천연굵은골재 보의 균열간격보다 작다. 순환골재치환률에 따른 균열폭 크기는 뚜렷한 차이를 나타내지 않는다. 또한, 설계기준에 의한 예측 식을 이용하여 실험 부재의 휨강도를 산정하였다.현행 설계기준에 의한 순환골재 콘크리트 보의 휨강도 예측결과는 실제의 휨강도를 과소평 가하여 보수적인 설계를 제공하는 것으로 나타난다.

본 연구는 일반철근과 FRPH Bar를 주철근으로 한 철근 콘크리트 보부재를 대상으로 정적실험 및 반복하중 재하실험을 수행하여 에너지 소산성능 및 반복하중 저항성능을 분석하였다. 실험을 위하여 24MPa의 설계강도를 가진 콘크리트 보부재(200×200×2175mm)를 제작 하였으며, 4점 휨 시험을 수행하여 초기균열하중, 항복하중, 파괴하중을 측정하였다. 정적하중 재하실험을 통해 각 시험체에 대한 항복하중과 파괴강도를 측정하였는데, 항복하중은 RC보에서는 48.9kN, FRPH 보에서는 36kN으로 평가되었으며, 파괴하중은 두 시험체 모두 50kN의 강 도를 보였다. 정적하중-처짐 결과에서는 FRPH 보는 RC보에 비하여 인장경화특성을 나타내는데, 이는 FRPH bar의 인장경화 특성에 기인한다. 반복하중하에서 FRPH bar를 가진 보에서는 일반 RC보와는 다르게 작은 폭의 균열이 넓게 발생하였으며, 우수한 처짐 복원력을 나타내었다. 정적·동적 에너지 비율을 이용한 에너지 소산능력에서는 RC보에서는 0.62, FRPH 보에서는 0.83으로 평가되었으며, 이를 통해 FRPH를 가진 보부재에서 효과적으로 반복하중에 대하여 저항함을 알 수 있다.

마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법은 터널시공 시 지반개량을 위해 자주 사용된다. 본 연구는 교량기초 직하부에 터널 굴착시공 시 마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법의 사용에 따른 교량과 터널지보재의 영향을 검토한다. 이를 위해 교량의 시공단계와 보조 공법의 단계를 포함하여 단계를 세분화하고, 상시 하천의 수압이 작용하고 있으므로 침투류-역학 연계해석을 수행한다. 이 결과 설계기준값을 상회하는 교각의 부등침하, 교각기초의 각변위량이 발생되는 것으로 조사되었으며, 교량 받침부에 상당량의 추가 반력이 작용되는 것으로 나타났다. 또한 지보재의 응력도 거의 모든 단계에서 기준값을 상회하는 것으로 나타났다. 이는 마이크로시멘트 그라우팅의 시공과정에서 작용하는 주입압이 하부의 암반 층에 의해 구속됨에 따라 주변 지반에 직접 전달 되고, 특히 상부구조물에 큰 영향을 주기 때문인 것으로 판단된다. 단층 대를 보강 하기 위한 마이크로시멘트 그라우팅은 중고압의 가압이 필요하며, 그라우팅에 의한 주입압은 상부구조물의 안전성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 구조물의 직하부에서 시공되는 마이크로시멘트 그라우팅에 대한 안전성 검토시 주입압에 의한 지반의 거동 및 구조물의 안전성에 대한 검토과정이 반드시 포함되어야 하며 주입압의 설정 및 관리가 매우 중요하다.

프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐던의 변형의 영향을 밝히기 위해 교량지간 25m~45m의 최적화된 표준단면에 대해 고정하중 및 활하중이 작용될 때 합성전·후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행하였다. 표준 PSSC 교량의 경우 하중 및 저항계수를 적용하여 설계하는 미국 설계기준의 목표신뢰도지수 값이 3.5 임과 비교하면, 허용응력을

프리스트레스하중이 작용되는 강합성교인 PSSC 교량에서 프리스트레스의 효과와 단면의 변형에 따른 텐돈의 변형의 영향을 밝히기 위해 사하중 및 활하중이 작용될 때 합성전·후에 발생하는 부재내의 변형도 및 응력변화와 허용응력 한계상태, 항복응력 한계상태 및 강도한계상태의 단면력과 부재내의 변형도 및 응력변화를 구한다. 또한 거더의 처짐 및 응력과 휨강도를 변수로 하는 한계상태들을 가정하고 이에 대한 신뢰도 분석을 수행한다. 허용응력에 맞추어 설계한 예제 단면의 응력에 대한 신뢰도 지수가 0 부근임에 비하여, 처짐 및 휨강도에 대한 신뢰도 지수는 높은 값을 주고 있어서 도로교설계기준의 허용응력에 대하여 설계한 PSSC 거더는 처짐 및 휨강도에 대하여 높은 신뢰도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

처짐, 응력 및 휨강도 한계상태에 대한 PSSC(prestressed steel and concrete)거더의 신뢰도해석을 수행한다. PSSC 거더는 시공비용과 형하공간의 확보 면에서 지간 40m이상인 교량에 적용하는데 커다란 장점을 가지고 있는 형식이다. 이 논문에서는 다양한 지간, 단면 및 설계 응력수준을 가지는 PSSC 거더를 설계하여 중앙점 처짐, 응력 및 단면 휨모멘트 해석을 수행하고, 각각에 대한 한계상태를 가정한 후, Monte-Carlo 시뮬레이션과 Rackwitz-Fiessler 방법을 이용하여 신뢰도지수를 구한다. 결과를 분석하면 PSSC 거더에 대한 처짐한계상태는 응력한계상태보다 적절하게 큰 신뢰도지수 값을 보이며, 휨강도에 대한 신뢰도지수가 매우 큼을 알 수 있다.