이 논문은 재료의 전기 전도도 분포를 재구성하는 전기임피던스 단층이미지 기법(electrical impedance tomography; EIT)을 제시한다. 이 문제는 구조물 표면의 전극에서 측정된 전위와 계산된 전위의 차를 최소화하여 전기 전도도의 공간적 분포를 재구성하는 최적화 문제로 정의된다. 전류 입력 시 전위를 구하는 정해석 문제의 수학적 모델로서 완전전극모델(complete electrode model; CEM)을 사용하였다. 완전전극모델은 전기 포텐셜에 대한 라플라스 방정식과 전류 입력에 따른 경계조건들로 구성되는 경계값 문제이다. 완전전극모델 해의 정확성을 검증하기 위하여 유한요소법을 이용해 구한 원형 구조물의 전위해와 Technology Computer Aided Design(TCAD) 소프트웨어를 사용해 얻은 결과를 비교하였다. 완전전극모델의 지배방정식과 경계조건을 구속조건으로 하는 최적화 문제를 라그랑주 승수법(lagrange multiplier method)을 이용해 비구속 최적화 문제로 전환하고 라그랑지안의 1차 최적화 조건으로부터 전극에서의 전위 차를 최소화하는 최적의 전기전도도 분포를 도출 하였다. 원형 균일영역의 전기 전도도 분포를 재구성하는 역해석 예제를 통해 완전전극모델 기반 EIT 프레임워크의 적용성을 검토하였다.

본 연구에서는 내진성능향상을 목표로 CNT-복합소재로 보강된 콘크리트 구조물의 휨 인장 거동을 다루었다. 다양한 CNT 함유량에 따른 복합소재의 재료적 물성은 수정된 Halpin-Tasi 모델을 적용하여 멀티스케일해석 이론으로부터 도출하였다. 휨인장 시험은 복합소재의 종류, CNT 함유비율, 도포제의 유무, 그리고 보강 방법에 따라서 수행하였다. 변수 실험 결과는 CNT-복합재로 보강된 콘크리트 구조의 향상된 휨인장 거동에 대하여 CNT 함유량과 적절한 도포제의 적용 (부착)의 중요성을 보여주었다.

최근 국내의 지진발생 빈도가 증가함에 따라, 지진피해 저감 시스템 중 가장 효율이 높은 제진방식의 문제점을 해결하며 댐퍼의 복원성과 에너지 소산 능력을 증가시켜 잔류변형 감소와 사용성 증대 효과를 발생시키는 새로운 제진설계 방식이 필요하다. 본 연구에서는 학교 등 기존에 시공된 비내진상세 철근콘크리트 구조물의 지진에 의한 뒤틀림 방지, 횡방향 변위제어 및 진동저감을 위하여 구조물의 양 옆에 원형강봉댐퍼를 설치하는 시스템을 제안하고, 2층 철근콘크리트골조 실험체를 반복횡 하중 가력 하여 내진성능을 평가하였다. 무보강 및 보강 실험체들의 실험결과를 비교한 결과 외부보강용 원형강봉댐퍼 시스템이 2층 철근콘크리트 골조의 강성과 에너지소산면적을 증가시켜 내진성능을 증가시킴을 확인하였다. 또한 원형강봉댐퍼가 지진 에너지를 소산하여 지진력을 흡수함을 확인하였다.

일반적으로 지중구조물은 지상구조물보다 지진하중 작용 시 상대적으로 작은 영향을 받는다. 그러나 많은 연구자들은 심각한 지중구조물 손상에 대해 보고하고 있으며 동적 흙-구조물 상호작용에 대한 지속적인 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램을 활용한 흙-구조물 상호작용을 지중구조물에 적용하고 지중구조물 하중저감기법인 ETI의 지오폼을 해석변수로 경감효과 및 최적 지오폼을 제안하고자 한다. 해석연구에 고려된 지오폼은 EPS 12, EPS 15, EPS 19이다. 해석 결과로부터 지진하중시 최대 50%까지 지중하중이 경감되었으며, 수평처짐은 26%, 수직처짐은 8%이 경감되었다. 본 해석연구를 토대로 ETI 공법을 적용한 지중구조물이 정적 및 지진하중 하에서도 하중의 영향을 경감시키는 것을 확인할 수 있었다.

최근에 국내에는 다양한 원인에 의한 구조물의 안정성을 우려하는 사회적인 관심이 생겼으며 이에 따른 구조물의 보수·보강에 다양한 연구가 진행되고 있다. 우리나라는 4계절이 뚜렷하며 특히 겨울과 봄에는 일교차가 심하게 발생하는 특징이 있다. 이러한 날씨는 철근콘크리트 구조물에게 동결융해작용을 발생시켜 성능저하의 원인이 되며 구조물의 안정성을 위협할 수 있다. 현재 구조물 보수·보강 방법으로는 탄소섬유나 유리섬유로 FRP(Fiber Reinforced Polymer)를 활용하여 Plate나 Sheet 형태의 부착 보강하는 방법이 일반화 되어있다. 하지만 다소 고가이며 유리섬유는 인체에 유해하다는 연구결과가 있다. 때문에 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 우수한 현무암섬유(Basalt Fiber)를 활용하여 동결융해 작용에 의한 콘크리트의 성능저하를 조건으로 BFRP-콘크리트의 부착성능 및 파괴패턴을 비교 분석하였다. 동결융해시험에 따른 부착강도평가는 동일한 섬유와 수지가 함침된 BFRP를 활용하여 동결융해Cycle(0, 100, 200, 300)과 콘크리트 압축강도(24MPa, 30MPa)를 변수로 부착성능을 평가하였으 며 Case1(선 부착 후 동결융해)과 Case2(선 동결융해 후 부착)로 나누어 진행하였다. Case1과 2 모두 콘크리트 파괴의 형태를 보 였으며 Case2의 경우 Case1에 비하여 부착강도가 감소됨을 나타내었고 동결융해 Cycle이 진행될수록 콘크리트 계면의 성능은 저하되고 부착강도는 평균 약 25%정도 감소하는 것을 확인하였다.

PURPOSES: Spalling is one of the primary problems that lead to the damage of concrete pavements. The purpose of the study is to analyze the impact range of spalling that occurred in an area of concrete pavement by applying a variety of nondestructive and destructive testing methods. METHODS: Spalling of the concrete pavement was categorized into four different sizes, 0 cm, 7.5 cm, 15 cm, and 30 cm. Nondestructive and destructive tests were performed at the point of spalling and 1 m away, respectively, and the obtained results were compared. The nondestructive tests included the electrical resistance test and the ultrasonic velocity test as well as strength tests by Schmidt hammer and concrete tester. The destructive tests included the direct compressive strength test and the chloride content test using field cored specimens. The test results helped in the analysis of the correlation between the current spalling damage condition and the expected damage acceleration. RESULTS: Based on the present study, the repair area and depth of spalling for a partial depth repair was suggested. It was also shown that the size of the spalling is highly correlated with the chloride content and the electrical resistance of the concrete pavement. CONCLUSIONS: The degree of spalling deterioration was found to be highly correlated with the chloride content and electrical resistance of the concrete pavement and based on the results, the extent of repair could be determined more quantitatively.

본 연구는 FRP-콘크리트 합성구조의 휨/전단에 대한 구조적 성능 및 거동 특성을 해석적으로 규명하고자 휨/전단 저항성능에 대해 외연적 유한요소해석을 이용하여 FRP 합성보의 휨/전단파괴거동 해석을 실시하여 기 수행한 실험과 비교분석 하고, 적용된 콘크리트손상소성모델의 각각의 인자들의 영향에 대해 매개분석하고 최적화된 안을 제시하고자 하였다. 기하학적 및 재료적 비선형성 큰 경우 유한요소해석 중 내연적 해석의 경우 수렴에 많은 문제점을 내포함으로 외연적 유한요소 접근법이 보다 합리적임을 수치해석을 통해 보였다. 본 연구의 경우 콘크리트손상소성모델의 여러 인자들에 대한 매개변수 해석을 수행한 결과, 다이레이션각의 경우는 26°, 파괴에너지 값으로 100Nm/m2, 인자 Kc의 값으로는 0.667 그리고 손상계수는 감안하는 것이 합리적이다.

본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 유한요소법을 이용한 수치해석으로 예측해 보았다. 프리스트레스의 정도를 주요 변수로 하여 전단 강도의 변화를 살펴보았다. 유한요소해석 프로그램인 Abaqus를 사용하여 CDP재료 모델과 초기조건을 설정함으로 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 비교적 정확하게 예측할 수 있으며 오차는 5%이하였다. 또한 깊은 보의 strut-and-tie 모델과 동일한 형태를 나타냈으며, 해석이 타당하다고 본다. 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 예측하기 위해 제안된 수식으로 전단 강도를 계산하였을 때 실제 전단 강도보다 큰 수치를 얻었다. 텐던에 가해진 프리스트레스의 크기가 커질수록 깊은 보의 전단 강도는 선형적으로 증가하는 현상을 보였다. 깊은 보의 전단 강도를 효과적으로 증가시키기 위해 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보를 활용할 수 있다.

PURPOSES: This study determines the life of asphalt overlay over old concrete pavements for various times of overlay, using the actual 30- year performance history of the Jungbu Expressway. The results from this study can be used as the basis for decisions on the proper time for overlay, and can also provide information for life cycle cost analysis. METHODS : The maintenance history of the Jungbu Expressway and traffic database 30 years after construction were analyzed. The durations between the first overlay and subsequent overlay for each section of the pavement were analyzed for the entire Jungbu Expressway. The durations were analyzed in terms of both years and the ESAL traffic volumes. RESULTS : 1. The life of the asphalt overlay over the old concrete pavements depended on the time of overlay in terms of both age and cumulative ESALs. A strong correlation was observed between the overlay life and the cumulative ESALs at the time of overlay. 2. The life of the second overlay at the same section was significantly shorter than the first overlay. For JCP, the average lives of the first and second overlays were 6.1 and 2.4 years, respectively. For CRCP, they were 4.8 and 2.7 years, respectively. The main reason for the shorter life of the overlay for CRCP may be that the overlay time was generally later than that for the JCP. 3. The life of the overlay was analyzed according to its materials. SMA exhibited the best performance, followed by CRM. CONCLUSIONS: Life of the overlay reduced with the time of overlay especially in terms of cumulative ESALs, and the life of the second overlay at the same section was significantly shorter than the first overlay. The results can be used in the decision making of the time of overlay and in the life cycle cost analysis.

PURPOSES : In this study, we evaluated the quality levels of abrasion resistance and freeze-thaw resistance to the surface layer (colored layer) by using an overseas abrasion resistance test method to confirm the quality suitability of the concrete block surface for a domestic production permeable block. METHODS : In this study, a new evaluation item for increased durability apart from the quality standard of the permeable block was considered, namely, evaluation of the durability of the surface layer and the freeze-thaw resistance of the permeable block itself by EN 1338, ASTM C 779, 994, and GR 4009 (KS F 4419). RESULTS : The abrasion resistance test for the permeable block revealed that there were relative differences according to the different test methods. However, it was observed that if the ASTM C 779 test results did not meet the wear resistance quality standards, it did not satisfy ASTM C 944 and EN 1338. The ASTM C 779 test result was analyzed to have the highest objectivity and discernment, and this test method was proposed as a permeable block wear test method. In addition, the freeze-thaw resistance test method by the GR 4007 standard can be measured by strength, so it is possible to evaluate the resistance of the permeable block through this test method. CONCLUSIONS : The abrasion resistance test and freeze-thaw resistance test can contribute to the improvement of the permeable block when added to the current quality evaluation tests.

PURPOSES : This study was conducted to analyze the problems of the permeable block by objectively evaluating the quality of the permeable block and providing basic data to improve the quality and construction defect of the permeable block pavement in accordance with the continuously increasing demand of the permeable block. METHODS : In this study, we evaluated the current quality standard suitability of nine products to evaluate the current quality level of domestic production permeable blocks. The evaluation items were evaluated for surface layer thickness, block dimension, strength, and permeability coefficient, and the Korea Standard suitability for these evaluation items was analyzed. In addition, a three-dimensional finite element analysis was conducted to determine the effect of vehicle load on the deformation of block pavement structure. RESULTS : The results demonstrated that the surface layer (colored layer) thicknesses of domestically produced permeable block products were different according to the quality standards, and the dimensions were evaluated to be excellent for domestic permeable blocks currently being produced and delivered. In addition, the strength and permeability coefficient evaluation result demonstrated that all products meet the strength and permeability coefficient quality standards, but the correlation between these strengths and permeability coefficients is not high. The quality standard of strength and permeability coefficients is evaluated as being sufficiently achieved by domestic production technology. CONCLUSIONS: The intensity and permeability coefficients measured in this study were in line with the quality standards; however, the variable coefficient was found to have a significant difference in the quality control level from a maximum of 26% to a minimum 1.7%.

PURPOSES: The objective of this study is to evaluate the properties of high-performance concrete and compare them with the properties of ternary blended cement (OPC 60% : BFS 30% : FA 10%) as applied to all-in-one bridge decks. High-performance concrete modified with styrene-butadiene latex (SB latex) was evaluated for strength development and durability through its compressive strength and chloride ion diffusion coefficient. METHODS: The compressive strength test was conducted according to KS F 2405, and the average value of the three specimens was used as the result at each stage. The chloride ion diffusion test was performed at 28 days, 56 days, and 365 days according to NT BUILLD 492. The chloride ion penetration test was conducted according to ASTM C 1202. RESULTS: For the compressive strength of the high-performance concrete, the blast furnace slag 40% replacement (BFS40) mixture had the most similar results to those of the ternary blended cement. The BFS40 mixture exhibited a lower compressive strength at 3 days than the latex modified concrete (LMC) mixture used for the bridge deck pavement, whereas it exhibited a 3.7-9.8% higher compressive strength at 7 days. In addition, the BFS40 mixture had the lowest diffusion coefficient, which was 49.1~59.0% lower than that of the LMC mixture. Mixing with latex tended to decrease in charge passed compared to Plain which is only used ternary blended cement, and showed excellent watertighness (rated “very low”), which is lower than 1,000 coulombs in all mixtures with latex. CONCLUSIONS : The BFS40 mixture exhibited excellent compressive strength, chloride ion permeability resistance, and the lowest chloride ion diffusion coefficient although it included a small amount of latex, which makes it more expensive than the current LMC mixture. It is believed that it is possible to secure excellent economic efficiency and durability by using lesser latex than that in the LMC mixture and using a mixture of the blast furnace slag instead.