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균열 폭에 따른 콘크리트 구조물에서의 염화물 흡수 평가
김건수 ( Kun-soo Kim ),박기태 ( Ki-tae Park ),김재환 ( Jaehwan Kim ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.24 No.6
철근 콘크리트 구조물에서의 염화물 침투에 따른 구조물의 열화는 주요한 문제로 이와 관련하여 현재까지 많은 연구들이 수행되고 있다. 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 있어서 염화물 확산 이외에도 염화물 흡수에 의한 침투도 고려되어야 하며, 구조물의 사용기간 중에 발생되는 균열은 염화물 침투의 주 경로가 될 수 있기 때문에 이러한 변수들이 구조물의 내구성능 평가에 고려되어야 한다. 본 연구에서는 철근 콘크리트에 두 가지 균열 폭 (0.1 mm, 0.3 mm)을 발생 시킨 후, 염화물 흡수 실험을 실시하였다. 염화물 흡수 실험으로부터 흡수에 따른 무게 변화와 AgNO3 용액을 이용한 변색법으로 균열면에서의 염화물 침투 정도를 확인하였다. 변색 범위를 이용한 이미지 분석 또한 실시하였다. 흡수 시간 및 균열 폭이 증가하면 염화물 흡수량이 증가하는 것을 확인 하였다. 모든 균열 폭에서 1 시간 이내에 염화물이 철근 깊이까지 도달하였다. 또한 철근 계면을 통한 염화물 이동 가능성을 확인하였으며, 이는 철근 부식의 주요한 원인으로 작용할 수 있어 추가적인 실험을 통한 검증이 필요할 것으로 판단된다. Deterioration of reinforced concrete structure caused by chloride ingress is the main issue and regrading this, many studies have been investigated with both experiments and computational modelling. In addition to chloride diffusion, chloride sorption should be considered as a chloride transport mechanism in concrete structure and cracks formed in concrete structures are the main variable to evaluate the performance of the structures. In this study, after making two types of cracks width (0.1 and 0.3 mm) in reinforced concretes, chloride absorption tests were performed. Weight change and colour change using 0.1 AgNO<sub>3</sub> solution from the samples were performed to measure chloride ingress. Image processing was also carried out to quantify range of colour change in carck face. From the result, it were confirmed that the amount of chloride absorption increases with exposure time and increasing crack width, and chlorides reached at steel depth within 1 hour. It would be possible that chloride can move through interface bewteen steel and concrete, thereby further study regarding this is required.
김건수 ( Kim Kun-soo ),박기태 ( Park Ki-tae ),김재환 ( Kim Jaehwan ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2
대표적인 도로시설인 교량은 도로 관리주체의 유지관리 주요 대상이며, 지속적인 성능확보를 위한 유지관리, 점검진단, 보수보강 행위가 이루어지고 있다. 교량의 대표적인 부재인 바닥판은 교량 전체 유지관리 예산에서 큰 비중을 차지하고 있으며, 주요 손상원인은 제설제 염화물의 콘크리트 침투현상이다. 기존 콘크리트 염화물 침투현상에 관한 연구는 주로 해양조건에 의한 영향을 고려하였고 주로 수압에 의한 염화물의 콘크리트 침투 또는 이온반응에 의한 염화물 확산에 대하여 집중되었다. 하지만 제설제 염화물의 콘크리트 침투현상은 주로 흡수현상에 지배되며, 콘크리트로 침투되는 염화물량은 제설제의 염화물 농도와 콘크리트 구성물질의 상태에 의해 결정된다. 본 연구에서는 이러한 현상을 실험적으로 분석하였다. 실제 공용중인 교량의 조건을 반영하기 위하여 제설제 침투에 영향을 미치는 환경조건으로 동해현상을 고려하였다.
김건수 ( Kim Kun-soo ),박기태 ( Park Ki-tae ),김재환 ( Kim Jaehwan ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2
대표적인 도로시설인 교량은 도로 관리주체의 유지관리 주요 대상이며, 지속적인 성능확보를 위한 유지관리, 점검진단, 보수보강 행위가 이루어지고 있다. 교량의 대표적인 부재인 바닥판은 교량 전체 유지관리 예산에서 큰 비중을 차지하고 있으며, 주요 손상원인은 제설제 염화물의 콘크리트 침투현상이다. 기존 콘크리트 염화물 침투현상에 관한 연구는 주로 해양조건에 의한 영향을 고려하였고 주로 수압에 의한 염화물의 콘크리트 침투 또는 이온반응에 의한 염화물 확산에 대하여 집중되었다. 하지만 제설제 염화물의 콘크리트 침투현상은 주로 흡수현상에 지배되며, 콘크리트로 침투되는 염화물량은 제설제의 염화물 농도와 콘크리트 구성물질의 상태에 의해 결정된다. 본 연구에서는 이러한 현상을 실험적으로 분석하였다. 실제 공용중인 교량의 조건을 반영하기 위하여 제설제 침투에 영향을 미치는 환경조건으로 동해현상을 고려하였다.
준정적해석을 이용한 Y형 전단연결부의 Push-out 실험 유한요소해석
김건수 ( Kim Kun-soo ),박기태 ( Park Ki-tae ),한원일 ( Han Oneil ),김상효 ( Kim Sang-hyo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.23 No.2
강-콘크리트 합성구조의 성능을 확보하기 위해서는 전단연결재가 설치된 전단연결부에 대한 전단강도 분석이 필수적이다. 전단연결부의 전단거동을 효율적으로 예측하기 위하여, 전단연결부의 push-out test에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석에는 범용 프로그램인 ABAQUS가 사용되었으며, 대상 실험체는 Y형 전단연결재가 적용된 강-콘크리트 전단연결부이다. 유한요소해석에서는 대상 실험체를 구성하는 재료들의 비선형성을 고려하였고, 비선형해석의 수렴문제를 해결하기 위하여 준정적해석을 사용하였다. 본 연구에서 수행된 유한요소해석 결과를 바탕으로 하중-변위곡선과 전단강도를 기존 실험결과와 비교한 결과, 준정적해석을 이용한 유한요소모델은 기존 실험결과를 잘 반영하는 것을 확인하였다.
Cohesive 요소를 이용한 CFRP 시트 보강 RC빔의 유한요소해석
김건수 ( Kim Kun-soo ),박기태 ( Park Ki-tae ),김병철 ( Kim Byeong Cheol ),정규산 ( Jung Kyu-san ),김재환 ( Kim Jae Hwan ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.24 No.1
CFRP 시트로 보강된 구조물은 시간이 지남에 따라 노후화가 진행되고, 이 과정에서 부착된 CFRP 시트 일부 구간의 박락이 발생할 우려가 있다. 이러한 CFRP 시트의 박락은 보강된 구조물의 성능을 저하시키는 주요원인이 된다. 본 연구에서는 CFRP 시트로 보강된 RC빔에 대한 유한요소모델을 개발하고 해석 결과를 기존실험 결과와 비교하였다. 유한요소모델은 Cohesive 요소를 적용하여 콘크리트-CFRP 시트 사이의 계면파괴를 정밀하게 모사하였다. Cohesive 요소가 적용된 유한요소모델의 해석 결과는 단부 비부착 구간이 존재하는 RC빔의 거동을 잘 반영하는 것을 확인하였다.
유한요소해석 기반 확대머리 이형철근 상세 따른 RC보의 구조성능 효과 분석
김건수 ( Kun-soo Kim ),박기태 ( Ki-tae Park ),박창진 ( Chang-jin Park ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.25 No.5
본 연구에서는 확대머리 정착이음을 갖는 연결부의 상세에 따른 구조거동을 유한요소해석을 통해 분석하였다. 복잡한 접촉조건과 비선형 거동을 나타내는 연결부의 유한요소해석을 위하여 외연적 동해석을 활용한 준정적 해석 기법을 적용하였다. 기존 실험결과와 해석결과를 비교하여 유한요소모델의 정확성을 검토하였으며, 준정적 해석 기법은 확대머리 연결부의 비선형성을 잘 반영하는 것을 확인하였다. 다양한 정착길이, 횡방향 철근지수를 갖는 21가지 유한요소모델을 활용하여 구조해석을 수행한 결과 정착길이와 횡방향 철근지수의 증가는 강도와 연성도를 증가 시키는 것을 확인하였으나, 충분한 구조성능을 확보하기 위해서는 두 가지 설계변수 모두 일정수준을 확보해야 함을 확인하였다. 최근 개정된 확대머리 정착이음 설계기준에서는 정착길이와 횡방향 철근지수를 모두 고려하는 설계식을 제시하고 있으며, 본 연구의 결과에서도 정착길이 뿐만 아니라 횡방향 보강철근이 매우 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다. In this study, the structural behavior by the details of the lap region with the headed bar was estimated through finite element analysis. To solve the finite element analysis of the anchorage region with complex contact conditions and nonlinear behavior, a quasi-static analysis technique by explicit dynamic analysis was performed. The accuracy of the finite element model was verified by comparing the experimental results with the finite element analysis results. It was confirmed that the quasi-static analysis technique well reflected the behavior of enlarged headed bar connection. As a result of performing numerical analysis using 21 finite element models with various development lengths and transverse reinforcement indexes, it was confirmed that the increase of development length and transverse reinforcement index improved the maximum strength and ductility. However, to satisfy the structural performance, it should be confirmed that both design variables(development length and transverse reinforcement index) must be enough at the design criteria. In the recently revised design standard(KDS 14 20 52 :2021), a design formula of headed bar that considers both the development length and the transverse reinforcing bar index is presented. Also the results of this study confirmed that not only the development length but also transverse reinforcing bars have a very important effect.
횡방향 보강철근이 확대머리 철근을 갖는 RC 보의 거동에 미치는 영향
김건수 ( Kim Kun-soo ),정규산 ( Jung Kyu-san ),박기태 ( Park Ki-tae ),박창진 ( Park Changjin ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2
최근 개정된 콘크리트구조 정착 및 이음설계기준에 따르면 확대머리 이형철근의 정착길이는 횡보강 철근에 영향을 받도록 설계된다. 이러한 설계식의 변화는 기존 콘크리트와 철근의 재료적 특성에만 의존해 결정되어온 확대머리 정착길이를 보다 보수적으로 설계하도록 유도하고 있으며, 적절한 확대머리 이형철근 연결부 설계를 위해서는 횡방향 보강철근이 구조거동에 미치는 영향에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 횡방향 철근의 변화에 따른 RC 보의 강도 및 연성도 변화를 유한요소 해석을 통해 분석하였다.