In this study, the fatigue behavior of reinforced concrete beams strengthened with prestressed NSM CFRP tendons. One of test objectives is to find out strengthening effect with concrete strength 20MPa, 40MPa. As a result of the study, the fatigue behavior of the concrete beams strengthened with prestressed NSM CFRP tendons were considered to be good.

This paper carried out experiments on reinforced concrete beams strengthened with prestressed NSM CFRP tendons. One of test objectives is to find out strengthening effect with concrete damage rate 0%, 30%, and 60%. Test revealed that strengthening performance of specimens with 30% and 60% presented similar to 0% strengthening specimen.

This study aims to establish design and construction procedure in the fields of the repair and rehabilitation for existing concrete structures. The codes used in this study are ISO 16311 and ACI 562-16. The ISO 16311 and ACI 562-16 focused on maintenance and repair, respectively. After, we will make to design and construction guidelines to meet the domestic situation through analysis the repair and rehabilitation parts of the codes in detail.

콘크리트 구조물은 시간의 경과에 따라 노후화되고, 열악한 외부 환경에 노출되어 부재 및 재료 자체의 성능이 저하된다. 콘크리트 구조물의 유지관리 방안으로 긴장력을 도입한 CFRP 긴장재를 콘크리트 내부의 표면매립(Near Surface Mounted, NSM)하여 구조물의 보수 보강을 위한 연구가 진행 중이다. 기존의 표면매립공법에 대한 연구는 긴장력을 매개변수화 하여 보강성능을 비교하는 연구가 대부분이나 표면매립공법의 파괴거동을 예측할 수 있는 3차원 유한요소해석모델에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 CFRP 긴장재와 콘크리트 부재의 계면 특성을 반영한 3차원 유한요소해석을 통해 포스트 텐션 표면매립공법의 휨 거동을 분석하였다. 또한, 포스트 텐션을 적용한 표면매립공법의 보강성능에 대한 정확한 평가를 위하여 부재단위 실험결과와 제안한 해석모델의 파괴거동을 비교분석하여 타당성을 검증하였다.

서해안을 방문하는 관광객 수가 꾸준히 증가하면서 항만시설이 아닌 여가 시설로 관광용 보도 잔교가 많이 설치되고 있다. 하지만 현재 국내 보도교 설계는 서울시 시설물 설계 및 시공편람의 소규모 강교 및 보도 육교에 대한 설계기준 또는 도로교설계기준을 적용하고 있다. 이에 해안에 설치되는 보도용 잔교설계는 특별한 기준이 없어 항만 및 어항설계기준을 준용하고 있으나 이 기준은 선박 및 작업기계를 고려한 부두시설로써 잔교를 대상으로 하여 보도용 잔교에 적용하면 과다한 설계를 유발하고 있는 실정이다. 이에 연안역 조립식 경골잔교(Fish-bone Girder Bridge)를 개발하게 되었다. 하지만 연안역 조립식 경골잔교는 단일거더시스템이므로 비틀림에 큰 영향을 받는 구조물이다. 본 연구에서는 잔교를 보다 합리적으로 해석하기 위한 모델을 제시하고, 사용하중에 대한 안전성을 검토하고, 볼트연결부 설계를 위한 단면력을 산정하고자 한다.

본 연구에서는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하고 양단 및 일단 계단식 단면을 가지는 일축대칭 변단면 I형보의 해석적·이론적 연구를 토대로 하여 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 해석을 실시하였다. 하중조건으로는 비지지 길이 내 모멘트가 0인 지점이 개수에 따라 모델을 구분지어 적용시켰으며, 플랜지 길이방향 비, 너비 방향 비, 두께의 비로 변단면 I형보를 나타내었다. 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡변위로 적용하여 초기변형으로 고려하였다. 유한요소해석에 사용된 프로그램은 ABAQUS(2009)이며, 회귀분석프로그램인 MINITAB(2006)을 이용해 간편한 설계식을 제안하고 있다. 본 연구 결과에서 개발·제안된 식은 향후 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 대한 연구에 많은 도움이 될 것이다.

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.

본 연구에서는 기존에 개발된 말뚝지지형 조립식 잔교는 하나의 말뚝을 사용하여 단순하고 조립이 간단한 형태로 개발된 조립식 잔교지만, 하나의 말뚝으로 인한 해상 항타 시 수직도 문제 및 파력이 작용하였을 경우 수평문제가 야기되었으며, 상부구조물의 편측제어에 따른 불안전성이라는 문제가 노출되었다. 이에 상·하부 구조의 불안전성을 해결하기 위하여 상·하부 구조의 거동이 같이 될 수 있는 라멘구조의 역할이 가능한 지그재그 형태의 ‘Fish Bone Bridge’를 개발하게 되었다. 하지만 지그재그 형태로 개발을 하다보니, 비대칭적인 구조로 인하여 상부구조의 Main girder에 과도한 비틀림 하중을 유발하게 되었다. 본 논문에서는 ‘Fish Bone Bridge’ 상부구조에 작용하는 적절한 설계하중을 결정하고, 상부구조의 주요부재인 Main girder에 대한 적절한 설계 단면 및 Main girder에 작용하는 하중에 대한 유한요소해석 프로그램을 통한 해석모델의 타당성을 검증하였으며, 하중조합에 따른 Main girder 단면의 안전성을 검증하였다.

철근 콘크리트 강성관인 흄관은 현장 시공 후 사용 중 이음부의 누수와 침하로 인해 하수관거로서의 기능이 저하되는 경우가 많이 발생되고 있다. 따라서 하수관거의 경제성, 안전성, 사용성을 극대화하기 위해 개발되는 하수관거 기초는 하수관거 자중과 수압, 상재토압, 도로에 작용하는 하중의 영향을 충분히 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다. 본 연구에서는 기본적인 설계가 완성된 하수관거 기초의 기본형 모델을 범용 구조해석 프로그램인 ABAQUS(2009)와 CAD Mechanical(2011)의 3D 모델링을 사용하여 유한요소 해석 결과와 비교하고, 보다 경제적인 설계를 위한 격벽의 종류와 유무에 따라 발생되는 최대응력을 항복응력과 비교하여 적은 재료로 생산 할 수 있는 하수관거 기초의 최적화된 단면을 파악할 수 있었다. 이를 고려하여 항복응력과 각각의 모델의 최대응력 및 변위를 통해 적절한 단면의 형상을 제시한다. 그림 1은 기본적인 설계가 완성된 CAD 도면과 ABAQUS 입력모델링 단면을 보여주고 있다. 플라스틱 재료(PE2406)의 물성치 정보와 여러 경계조건에 따르는 해석결과를 그림 2에 나타내었다. 그림 2는 하수관거의 크기와 모델, 위치에 따른 최대응력과 항복응력을 비교한 것으로서, 항복응력대비 발생된 최대응력 및 최대변위를 통하여 기초단면의 안전성과 경제성을 판단 할 수 있다.

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.

성수대교･삼풍백화점 붕괴사고 등을 계기로 유지관리 분야의 중요성이 대두되면서 1995년 시설물의안전관리에관한특별법이 제정되어 점검･진단이 실시되는 등 본격적인 유지관리체제가 시작됐다. 그러나 점검･진단의 역사가 일천한 관계로 점검･진단에 대한 기술수준이 낮았고 연구 성과 또한 미흡하여 부실 점검･진단에 대한 우려가 상존해 있었다. 이에 2002년 평가제도가 도입 되면서 부실 점검･진단 비율이 지속적으로 낮아져 왔다. 그러나 최근 점검･진단 실시결과 평가실적에 따르면 향후 부실 점검･진단비율이 더 이상 낮아지기 힘든 경향을 보이고 있다. 이를 계기로 부실 점검･진단과 관련하여 관련기관의 설문조사와 메커니즘 측면에서 고찰하므로 서, 부실 점검･진단이 초래되는 근원적인 문제점을 나열하였고, 이를 바탕으로 현행 평가제도의 개선방향을 제시 하고자 하였다.

시설물의안전관리에관한특별법이 1995년 제정된 이후 정밀점검 및 정밀안전진단을 실시하여 국가의 주요시설물의 안전 확보에 기여해 왔다. 그러나 관리주체의 안전등급 판정 개입, 안전진단전문기관의 저가수주, 진단기술력 부족 등으로 점검․진단의 실효성에 관한 의문이 꾸준히 제기되어 왔다. 이에 평가제도가 도입되어 부실 점검․진단 방지로서 역할과 기능을 하고 있지만, 앞으로 부실 점검․진단비율을 더 이상 낮아지기 힘들다는 의견이 대두되고 있다. 따라서 현행 평가제도와 부실 점검․진단비율에 대한 현황 분석을 실시하고, 부실 점검․진단으로 인한 국가적 손실비용을 추정함으로서 현행 평가제도 개선의 필요성과 당위성을 제시하고자 하였다.