• 콘크리트학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.87-98
• /
• 2011

철근콘크리트 부재의 균열은 필수불가결한 현상이다. 따라서 효과적으로 균열폭을 측정하기 위한 많은 경험식이 제시되었고, 또한 간편한 적용성 때문에 철근 간격과 직경의 제어를 통한 간접균열제어법이 제시되고 널리 사용되고 있다. EC2에서는 최대균열간격과 평균변형률의 곱으로 설계 균열폭을 산정한다. 이 연구에서는 재료 특성에 따른 최대철근간격과 최대철근직경을 산정하였다. 특히 인장증강효과 모델과 최대균열간격에 따른 영향을 분석하였고, 이를 콘크리트구조설계기준에서 제시한 값과 비교하였다. 해석 결과 인장증강효과 모델에 따라 큰 차이가 발생하였고, 2차식 형태의 인장증강효과 모델과 Part II의 최대균열간격을 사용함으로써 과소평가되었다. 따라서 2차식 형태의 인장증강효과 모델을 사용함으로써 합리적인 간접균열제어가 가능하다. 또한 이를 통해 휨부재의 사용성 검증에 일관성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 이와 함께 균열제어를 위한 두 가지 모델을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제38권2호
• /
• pp.193-202
• /
• 2018

이 연구는 철근콘크리트 부재에서 사용한계상태 검증 및 내구성능 평가의 요소인 균열폭을 계산하는데 중요한 변수가 되는 균열간격 계산식을 제안한 것이다. 철근콘크리트 부재의 균열거동 해석을 위한 지배방정식이 되는 부착특성을 반영하여 평균균열간격 기본식을 유도하고, 피복두께와 콘크리트 강도의 영향을 고려할 수 있도록 여러 연구자들이 수행한 124개의 직접인장실험에서 측정된 균열간격을 분석하여 각각의 계수를 제안하였다. 그리고, 최대 및 평균 균열간격이 동시에 측정된 80개의 실험체 자료로부터 상관관계 분석을 실시하여 평균균열간격으로부터 최대 균열간격을 간편하게 예측할 수 있는 상관계수를 제안하였다. 제안된 평균균열간격 계산식 및 최대균열간격 상관식에 대해서 현행 설계기준의 규정과 비교를 실시하였다. 비교 결과, 평균균열간격 및 최대균열간격에 대한 제안식은 콘크리트구조기준 및 도로교설계기준(한계상태설계법)의 해당 규정과 비교하여 예측의 정확성 및 신뢰도가 개선됨을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.471-478
• /
• 2011

콘크리트구조설계기준에서는 균열 검토시 설계의 간편함 때문에 철근 간격을 제한하는 간접 균열 제어 방법을 사용하고 있다. 뿐만 아니라 구조설계기준 부록에서는 균열폭을 산정하는 직접 균열 제어 방법도 제시하고 있다. 그러나 이러한 두 방법을 통한 균열 검증 결과에는 모순이 있다. 이 연구에서는 구조설계기준, 구조설계기준 부록 및 Frosch 제안식을 통해 최대 철근 간격을 산정하고, 콘크리트 압축강도, 단면 높이 그리고 피복 두께에 따른 차이를 분석하였다. 연구 결과 구조설계기준 본문과 구조설계기준 부록에 따른 최대 철근 간격에는 큰 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 직접 균열 제어와 간접 균열 제어 사이에 일관성을 확보할 수 있는 합리적인 균열 검증 모델을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권4호
• /
• pp.475-482
• /
• 2014

이 논문은 비정질 강섬유 및 일반 강섬유로 보강된 철근콘크리트 인장실험체를 피복두께와 철근 직경의 비에 따라 각 6개씩 제작하여 직접인장실험을 수행하고, 그 결과로부터 강섬유로 보강된 철근콘크리트 인장부재의 균열거동을 분석한 것이다. 실험 결과에 따르면 비정질 강섬유와 일반 강섬유로 보강된 콘크리트 모두 쪼갬균열의 발생과 진행을 제어하는 성능이 양호하며, 특히 비정질 강섬유로 보강된 콘크리트는 피복두께가 철근 직경의 2배 이상이면 쪼갬균열이 발생하지 않았다. 균열간격은 두가지 강섬유로 보강된 실험체 모두에서 피복두께가 두꺼워짐에 따라 증가하였으며, 현행 설계기준에서 규정하는 최대 및 평균 균열간격 식으로 계산한 것보다 비교적 작게 측정되었다. 실험으로부터 측정된 자료로부터 평균균열간격을 이용하여 최대균열간격 및 최소균열간격을 예측할 수 있는 상관관계식을 제안하였다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.51-59
• /
• 2011

온도와 습도 변화에 의해 수축될 경우 콘크리트 포장 슬래브에는 인장응력이 생기고 이로 인해 무작위 균열이 발생한다. 일정한 간격으로 줄눈을 설치하고 균열을 유도함으로써 슬래브에 발생하는 인장응력을 줄이고 무작위 균열을 최소화할 수 있다.줄눈간격이 너무 넓으면 무작위 균열, 줄눈부 파손, 하중전달률 저하가 일어나고, 반대로 줄눈간격이 너무 좁으면 공사비 증가와 승차감 저하가 유발된다. 본 연구에서는 콘크리트 포장의 역학적-경험적 줄눈간격 설계방법을 개발하였다. 이를 위하여 우수한 공용성을 보이는 콘크리트 포장 구간 중 구조적 및 환경적으로 가장 취약한 구간을 찾고 그 구간에 대한 유한요소해석으로 설계기준강도를 결정하였다. 기존 연구결과를 참고하여 하중전달률이 급격히 낮아질 때의 줄눈폭을 허용줄눈폭으로 결정하였다. 유한요소해석으로 계산된 설계대상구간의 최대인장응력이 설계기준강도를 초과하지 않는 최대줄눈간격을 찾아냈다. 그리고 이 줄눈간격으로 예측된 최대줄눈폭을 허용줄눈폭과 비교하였다. 본 연구에서 개발된 방법을 설계 중인 함양-울산 고속도로의 두 공구에 적용해 보았다. 기존보다 넓은 8.0m의 줄눈간격으로 시험시공된 구간과 동일한 줄눈간격이 본 연구의 설계방법으로 계산되었다. 공용 6년 후 측정된 시험시공 구간의 매우 낮은 균열률로 본 연구에서 개발된 설계방법이 검증되었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.98-105
• /
• 2018

철근 콘크리트 부재에서 균열은 구조적 요인 뿐만 아니라 재료적 인자에 의해서도 발생한다. 이러한 균열의 크기와 발생 위치를 파악하는 것은 매우 어렵다. 도로교설계기준(한계상태설계법)과 콘크리트구조기준(2012)에서는 균열을 제어하기 위해 직접균열제어 방법과 간접균열제어 방법을 제시하였다. 콘크리트구조기준 본문에서는 사용하중 하에서 철근 간격을 사용하여 간접적으로 균열을 제어한다. 이에 반해, 콘크리트구조기준 부록에서는 지속하중 하에서 균열폭을 통해 직접적으로 균열을 제어한다. 즉, 균열 제어를 위해 고려하는 하중 상태가 상이하다. 그러나 도로교설계기준에서는 사용하중조합에서 균열을 제어하고, 유효탄성계수를 사용하고 있다. 따라서 이 연구에서는 고정 하중과 활하중의 비율을 반영할 수 있는 유효탄성계수를 적용한 설계 균열폭으로부터 최대철근간격을 산정하였다. 그리고 변수 해석을 수행하여 합리적인 균열 검증 방법에 대하여 모색하였다. 해석 결과 콘크리트구조기준으로부터 유도된 철근 간격은 도로교설계기준으로부터 유도된 값보다 작아 보수적인 설계를 유도하였다. 또한, 이 연구에서 제시한 최대철근간격은 직접균열제어와 간접균열제어 사이의 차이를 제거하여 해석의 일관성을 확보할 수 있는 것으로 판단된다.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제32권3호
• /
• pp.10-17
• /
• 2014

본 연구에서는 2자유면을 가진 암반의 장공발파 시 천공간격과 뇌관의 기폭시차에 따라 발생되는 내부주변형률의 변화를 확인하기 위하여 Visual FEA 유한요소 프로그램으로 해석 암반의 단면을 모델링하여 인접공균열권 내의 주요 절점에서 최대주변형률을 분석하였다. 결과적으로, 장공발파 시 천공간격이 좁고 기폭시차가 길수록 인접공 균열권 내에 미치는 최대주변형률 값이 크게 나타났고, 장약장 내 폭약의 기폭 위치에 따라 최대 주변형률의 차이를 보였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
• /
• pp.67-68
• /
• 2010

균열폭의 산정에 부착응력 및 균열간격 등 다양한 인자들이 영향을 미친다. EC2 및 MC90에서는 이러한 인자를 고려하여 최대 균열간격과 평균 변형률 차의 함수로서 균열폭을 제시하고 있다. 본 연구에서는 각 설계기준에 따라 균열폭을 예측하고 이를 실험결과와 비교, 분석하였다. 해석 결과 각 설계기준에 따른 균열폭 예측식은 실험값을 비교적 잘 예측하고 있음을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제14권6호
• /
• pp.805-812
• /
• 2002

건설된지 오래되어 보강이 필요한 구조물이 증가하고 있다. 이런 구조물들은 현재 상태에 대한 정확한 평가가 있어야만 보강여부 및 보강 방법 등을 결정할 수 있다. 따라서 손상정도를 평가하는 객관적인 방법이 절실히 필요하나, 균열이나 처짐과 같이 관측이 용이한 구조물의 변화 특성을 이용하여 기존 구조물의 손상 상태를 평가하는 연구가 지금까지는 거의 없는 상태이다. 본 연구에서는 하중의 증가에 따른 균열 특성을 측정, 분석하고, 균열 특성 값과 실 구조물의 손상상태, 또는 재하 상태와의 상관관계를 규명하기 위하여, 11개의 실험체를 대상으로 다양한 균열 특성 값을 측정, 도출, 분석하였다. 본 연구에서 검토된 균열 특성 값에는 균열 개수, 균열 길이, 균열 범위, 균열 간격, 최대 균열길이, 균열 면적, 평균 균열길이 등이 검토되었다. 분석결과는 항복 하중시 측정된 처짐 값을 기준으로 각각 하중 단계별 처짐 값을 백분율로 명시한 상대 처짐 값과 표준화된 균열 특성 값의 상관관계를 규명하였다. 이렇게 표준화된 여러 개의 균열 특성 값 중 균열 간격, 균열 면적, 균열 범위, 최대 균열길이 등의 상대 처짐 값과의 상관관계가 밀접한 것으로 나타났다. 따라서, 실 구조물에서도 균열을 측정하여 표준값을 찾아내면, 그 구조물에 작용하는 하중의 크기나 과거에 받았던 최대 하중의 크기를 추정하는데 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 구조물의 손상단계를 보다 신뢰성 높게 추정하기 위해서는 실험체의 제원, 콘크리트 및 철근의 강도, 철근비 등의 다양한 변수가 앞으로도 계속 연구되어야 할 것이다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.917-920
• /
• 2008

ECC는 섬유가 매트릭스의 균열 면에서 가교작용을 통하여 균열의 폭을 제어함으로써 미세한 다중 균열(multiple cracking)을 발생시키면서 인장변형률 경화 거동을 보이는 섬유복합재료이다. 따라서 다중 균열과 인장변형률 경화 거동을 보일 수 있도록 마이크로역학에 기반하여 재료를 설계한다. 이 연구에서는 ECC의 다중 균열과 변형률 경화 거동을 모사할 수 있는 해석 방법을 제시하고자 한다. 이 과정에서 균열 면에서 이론적으로 유도된 가교응력-개구변위 관계에서 섬유의 방향과 유효 섬유의 개수를 고려하여 수정된 응력-변위 관계를 사용하였으며, 매트릭스 및 섬유-매트릭스 계면의 불확실성을 고려하기 위하여 각 요소의 매트릭스 균열 강도(${\sigma}_{fci}$) 및 탄성계수($E_{ci}$), 균열면 최대응력(${\sigma}_{Bi}$) 및 변위(${\delta}_{Bi}$), 계면의 화학적 부착에 의한 균열면의 초기응력(${\sigma}_{0i}$), 균열 간격(${\alpha}_cX_d$)이 일정 범위 내에서 무작위로 선택되도록 하였다. 해석결과 변형률 경화거동 및 최대 변형률을 충분히 모사할 수 있는 것으로 나타났으며, 균열 개수 및 균열면의 강성이 해석의 중요한 변수임을 확인할 수 있었다.