태양 복사가 콘크리트 매트기초 내부 온도 분포에 미치는 영향에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 태양복사량 산정을 위해 Zhang and Huang 모델을 사용하였다. 열전달 방정식과 Galerkin 방법을 이용하여 1차원 열전달 유한 요소 정식화를 수행하였으며, MATLAB을 사용하여 유한요소 해석코드를 작성하였다. 작성된 해석코드를 바탕으로 태양복사를 고려한 콘크리트 매트기초의 수화열 해석을 수행하였다. 해석결과, 태양복사가 매트기초 내부-표면부 최대온도차를 줄여주는 효과를 보임을 확인하였다. 또한 이러한 효과는 하절기 타설시, 콘크리트 초기온도가 클수록, 그리고 매트기초의 두께가 두꺼울수록 더욱 뚜렷해짐을 확인 하였다. 본 연구는 콘크리트 매트기초의 수화열 해석시 해석결과의 과대평가를 피하기 위해서 태양 복사의 영향을 고려해야 함을 권고한다.
종전의 경우 건축물의 기초 구조는 직접 기초 및 말뚝 기초 등이 많이 활용되었으나 최근에는 말뚝 기초의 경우 소음, 진동 등의 환경 문제가 중요시됨에 따라 대부분 매트 기초로 시공하는 경우가 많아졌다. 따라서, 기초 부분의 매트 콘크리트 시공은 환경 문제를 해결하고 건물의 하부구조를 안전하게 지탱하게 하는 역할은 만족되었지만. 두께가 80cm를 넘어 매스 콘크리트로 되는 경우가 많아 수화열에 의한 균열 문제 등은 콘크리트의 품질 확보에 있어 새롭게 해결해야만 하는 중요한 과제로 등장하고 있다.(중략)
국내 중소규모 건축구조물 기초에 적용 사례가 없는 고밀도 폴리에틸렌 신소재 재료로 구성된 셀룰러 기초 매트리스가 건축구조물 기초 공법의 대안으로 정착되기 위해서는 국내 지반 및 현장 조건에 맞게 개량된 공법 개발 및 검증이 필요하다. 본 연구를 통해서 셀룰러 기초 매트리스의 기초적인 설계 및 시공 방법을 제시하였다. 셀룰러 기초 매트리스의 기초보강효과는 연약지반 대상으로 안정성 평가와 검증이 되어야 하기에 국내 중소규모 건축구조물 기초에 적용 실적이 풍부한 소일백공법과 성능 비교 평가를 수행하였다. 매트리스 보강 후 평판재하시험 결과, 원지반과 비교하여 침하량은 38.4% 감소, 지지력은 159% 증가하였으며, 소일백공법과는 동일한 지반보강효과 및 지반안정성을 확인하였다.
매트기초 건설공사를 포함한 대부분의 건설공사에서 구조물 가설 초기단계에서의 안전사고 방지는 매우 중요한 요소이다. 안전사고의 위험성을 감소시키기 위하여서는 콘크리트 타설 이후 안전한 거푸집 작업과 적절한 양생의 종류를 선택하는 양생방법의 선정이 무엇보다도 중요하다. 이에 따라 본 논문은 비정상상태의 수화열 해법을 통하여 매트기초 건설을 위한 적절한 양생방법 및 양생시기를 선정하는 알고리즘을 개발하였다. 이를 위하여 균열지수에 주안점을 둔 구조해석 시스템을 통한 사용자 중심의 OOP 루틴을 적용하였다. 이에 따라 콘크리트 가설 초기의 거푸집 공사에 따른 위험요소를 미연에 방지할 수 있는 안전한 양생방법 선정이 시스템적으로 가능하게 된다.
석션 버켓(suction bucket)은 해양 구조물 지지를 위해 사용되는 기초구조물 중 하나로 펌프를 이용해 빠르게 기초 시공이 가능한 장점이 있다. 최근 기초 지지력을 효과적으로 증가시키고 건설 비용을 절감하기 위해 단일 석션 버켓이나 다수의 석션 버켓이 매트기초와 결합된 하이브리드 석션 버켓기초(hybrid suction bucket foundation)가 제안되었다. 하지만 현재까지 수중구조물과 같이 작은 수직하중(자중)과 모멘트 하중 조건에서 수평하중에 대한 하이브리드 석션 버켓기초의 저항 메커니즘과 지지력에 관한 실험적 연구가 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 점토지반에 설치된 하이브리드 석션 버켓기초의 수평방향 저항 메커니즘과 지지력을 평가하기 위해 하중재하시스템을 구축하고 원심모형실험을 수행하였다. 본 연구에서는 원형매트와 단일 버켓이 결합된 하이브리드 석션 버켓기초와 사각형 매트와 4개의 버켓기초가 결합된 하이브리드 그룹 석션 버켓기초를 대상으로 하였다. 본 연구를 통해 매트기초와 석션 버켓기초의 스커트(skirt) 길이가 수평방향 지지력 증진에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 그 결과, 작은 수직하중과 모멘트 하중조건에서 하이브리드 석션 버켓기초의 매트와 버켓기초 스커트가 기초의 수평방향 지지력 증진에 효과가 있음을 확인하였다.
This paper describes the possibility of the raft thickness reduction for mega foundations system of super high-rise buildings through a case study on domestic and foreign super high-rise buildings. In case of super high-rise buildings, the size of foundations, especially raft becomes wider and deeper because of heavy upper load. It is difficult to pour concrete of this kind of mega foundation, and cracks by hydration heat could happen. Therefore, there are several ways to reduce the raft thickness of mega foundations. Piled-raft could be the one because moment and shear load that the raft subjects on by soil reaction are lower. The effect of the piled-raft foundation on the raft thickness reduction could be confirmed by comparison of super high-rise buildings with pile, piled-raft and mat foundation. Furthermore, it was showed that the raft thickness could be more reduced by locating piles right under the vertical members of super structures.
동 매트 중에 함유된 불순물 중 단순한 산화정련으로는 제거하기 어려워 제련 후 조동에 함유되어 동의 순도와 기계적 성질을 저하시키는 Ni와 Sb를 매트제련 동안에 제거하기 위한 기초 자료를 제시하고자 공기 송풍에 의한 합성 동 매트의 용련 반응을 통하여 반응 생성물인 매트와 슬래그 그리고 조동에 함유된 Ni와 Sb의 거동 및 상호 연관성을 조사하였다. 공기 송풍에 따른 합성 매트의 용련동안 생성된 반응 생성물에 대한 Ni와 Sb의 분배비로부터 Sb가 Ni과 공존 시 Ni의 슬래그화를 촉진하는 역할을 하며, 또한 Ni은 Sb와 공존시 조동 중으로의 Sb 이동을 저해하고 슬래그화를 촉진시키는 것으로 나타났다. 따라서 Ni와 Sb의 슬래그화를 유도하기 위해서는 Ni와 Sb의 공존이 필요한 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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