Bhargava, Kapilesh;Ghosh, A.K.;Mori, Yasuhiro;Ramanujam, S.
Structural Engineering and Mechanics
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제27권3호
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pp.347-363
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2007
Assessment of structural behaviour of corrosion affected structures is an important issue, which would help in making certain decisions pertaining to the inspection, repair, strengthening, replacement and demolition of such structures. The paper presents formulations to predict the loss of weight and the loss of cross-sectional area of the reinforcing bar undergoing corrosion based on the earlier study carried out by the present authors (Bhargava et al. 2006). These formulations have further been used to analytically evaluate the ultimate bending moment and ultimate shear force capacity of the corroded concrete beams. Results of the present study indicate that, a considerably good agreement has been observed between the experimental and the analytically predicted values for the weight loss and reduction in radius of the corroded reinforcing bars. A considerably good agreement has also been observed between the experimental and the analytically predicted values of ultimate bending moment and ultimate shear force capacity for the corroded concrete beams.
콘크리트는 내구성이 우수하고 경제적이기 때문에 강재와 더불어 건설재료로서 가장 많이 사용되어 왔다. 그러나 최근 들어 여러 연구결과와 현장점검 결과에 의하면 노출환경과 사용재료에 따라 내구성이 저하되어 실제 구조물에 심각한 문제를 일으키는 것으로 조사되고 있다. 우리나라는 삼면이 바다로 이루어져 있어 염해 피해 가능지역이 많을 뿐만 아니라 도시집중화에 따른 배기가스에 의한 중성화 현상이 심하게 발생하고 있다. 즉 염해와 중성화에 의한 철근부식이 발생할 가능성이 어느 나라 못지 않게 높다고 말할 수 있다. 본 연구에서는 먼저 철근부식을 억제 또는 방지 가능한 물질에 대해 철근부식시험을 실시하여 방청효과를 검토하여, 그 결과를 바탕으로 콘크리트로의 침투성능 및 방청성능을 고려하여 도포형 철근부식억제제를 개발하였다.
This study analyzed fire-resistant characteristics according to changes in repair methods of PFH mixed high-strength concrete roof structures having undergone fire damage. The results of the study are as follows. First, as a repulsive characteristics of structures, the remaining repulsion was shown to increase following fire-resistance tests according to increases in depth of coverings. The results of the relationship between depth of coverings and remaining repulsion rates following fire-proofing tests showed a high correlation. At a covering depth of 67.3mm, remaining repulsion rate was estimated to be 100%. For fire-resistant characteristics following repairs of structure, as for spalling, severe separation was shown in the case of general plaster while general plaster + Metal Lath showed overall superior spalling prevention. For internal structure temperatures, general plaster showed max temperatures of 705℃, average temperatures of 636℃ while general plaster + metal lath showed max temperature of 660℃ and average temperature of 520℃, demonstrating lower temperature distributions than use of only general plaster. In conclusion, after removing the covering of structures damaged due to high temperatures of fires within high-strength concrete installations, the use of fire-resistant mortars and applying metal laths on surfaces of general plaster will provide superior fire-resistance performance in the occurrence of a 2nd fire.
In this study, a numerical model is developed using axial deformation link elements that can effectively predict the failure behavior of RC type structures. Using this mod 1, numerical analysis was performed to investigate the strengthening effect and failure behavior of structures repaired with a new material. High-Performance Cementitious Composites, which is characterized by its ductility with 5% strain-capacity is used as a repair material. To investigate the validity of developed numerical model, simulations of direct tension specimen and flexural specimen are performed and the results are compared with published ones. The similar analysis is performed for RC beam. Through this study, it is seen that predicted response has a good agreement with the experimental results. Using this verified numerical model, the strengthening effect of repaired with HPCC structure is analyzed through load-displacement curve and failure modes. Also, the same numerical analysis is performed in RC beam repaired with HPCC. The effect of HPCC ductility is estimated for the overall behavior of structures. Based on the results, the fundamental data are suggested for repaired structures with HPCC.
콘크리트 구조물에서 발생하는 균열은 구조물의 심각한 성능 저하와 파괴를 유발할 수 있으며, 따라서 이러한 균열 손상의 조기 탐지 및 평가, 보수는 구조물의 건전성에 있어서 매우 중요한 부분이다. 특히, 균열의 평가를 위한 많은 방법들이 제안되었으며, 그 중에서도 자기 보정 표면파 투과 기법을 이용한 균열 깊이 추정법은 다른 방법에 비하여 균열의 깊이 변화에 가장 민감한 장점이 있는 방법이다. 그러나 자기 보정 표면파 투과 기법은 주파수에 따른 투과 함수의 변동성으로 인하여 정량적인 평가는 아직 어려운 실정이다. 본 연구에서는 측정된 자기 보정 표면파 투과 함수의 스펙트럼 에너지를 이용하여 균열 깊이를 추정하는 기법을 제안하고자 하며, 이 기법의 유효성을 판단하기 위하여 다양한 균열 깊이를 가진 콘크리트 슬래브를 이용하여 실험적인 연구를 수행하였다. 연구 결과 제안된 방법이 균열 깊이 평가에 유효하게 사용할 수 있으며, 또한 기존의 방법에 비하여 보다 정확한 균열 깊이를 추정하는 방법임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 보수재료에 굵은 골재를 사용하게 되면서 얻을 수 있는 효과를 검토하기 위해 굵은 골재의 최대치수 및 조립률을 다양화 하면서 콘크리트의 특성을 파악하는 기초 연구를 수행하였다. 그 결과 콘크리트의 슬럼프는 굵은 골재 최대치수가 커질수록 증가하였고, 공기량은 최대 골재 치수가 10 mm 이상인 배합군에 비해 최대 골재 치수가 5 mm 의 골재를 사용한 배합에서 공기량이 1.88~2.35 배 높게 측정되었다. 압축강도는 굵은 골재의 실적률에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 실적률이 가장 높은 최대치수 20 mm 의 굵은 골재를 사용한 배합에서 압축강도가 가장 높게 측정되었으며 실적률이 가장 낮은 배합의 압축강도보다 45% 이상 높게 나타났다. 건조수축 측정결과 굵은 골재 최대치수 및 조립률의 변화에 따라 굵은 골재의 실적률이 높아지면서 건조 수축이 가장 낮게 측정되었고, 실적률이 가장 낮은 배합에서 가장 크게 나타났다. 본 연구를 통해 콘크리트 구조물 보수용 재료에 사용되는 굵은 골재의 최대치수 및 조립률을 다양화해서 입도를 조정하게 되면 강도 및 작업성이 우수해지고 건조수축을 줄일 수 있는 것을 확인 할 수 있었다.
PVA 섬유, 강섬유를 다량으로 혼입한 고인성 시멘트 복합체가 개발되고 이를 구조물에 활용하고자 하는 연구가 전 세계적으로 수행되고 있다. DFRCC는 경제적 효율성을 고려한다면 현재까지 구조물 전체 부분에 적용하기보다는 특별한 요소나 보수재료서 적용하는 것이 경쟁력이 있을 것으로 사료된다. 저자들은 DFRCC를 FRP-콘크리트 합성 바닥판과 습식 스프레이 보수공법에 적용하는 기술을 개발하고 있다. FRP-콘크리트 합성 바닥판에 적용할 경우에는 현장 적용하여 3개월 경과하더라도 구조성능 또는 내구성능이 저하되는 문제가 발생하지 않았고 매우 양호한 상태를 유지하였다. 그리고 국산 PVA 섬유 사용 DFRCC 보수 모르타르를 20년이 경과된 하수박스암거에 적용한 경우에는 한 결과, 일본산 PVA 섬유를 사용한 경우와 차이가 거의 없었다. 관련 규격인 KS F 4042의 압축 및 휨 강도기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다. 이상과 같이 DFRCC를 구조물에 적용할 경우에는 구조물 종류에 따라서 경제적으로 성능 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
Structure surfaces damaged due to many causes are repaired by several special mortars. But wide studies about the permeability of these mortars were rarely conducted. In this study compressive strength test, flexural strength test and bond strength test of these mortars were conducted. And chloride ion penetration test was also conducted to explore the permeability charcteristics of selected repair mortars. This test was carried out following the standard ASTM C1202-91. Colouriemtric penetration depth can be drawn from these test results using a relationship equation between colourimetric penetration depth and charge passed which C. Andrade suggested. Diffusion coefficient can be calculated by CTH rapid method. To the end, the present study can provide a firm base for the application of repair mortars to concrete structures.
The use of the epoxy pressure injection technique to rehabilitate reinforced concrete beam-column joints damaged by strong earthquakes is investigated experimentally and analytically. Two one-half-scale exterior beam-column joint specimens were exposed to reverse cyclic loading similar to that generated from strong earthquake ground motion, resulting in damage. Both specimens were typical of new structures and incorporated full seismic details in current building codes. Thus the first specimen was designed according to Eurocode 2 and Eurocode 8 and the second specimen was designed according to ACI-318 (1995) and ACI-ASCE Committee 352 (1985). The specimens were then repaired with an epoxy pressure injection technique. The repaired specimens were subjected to the same displacement history as that imposed on the original specimens. The results indicate that the epoxy pressure injection technique was effective in restoring the strength, stiffness and energy dissipation capacity of specimens representing a modem design.
The strengthening of concrete structures in situ with externally bonded fiber sheets is increasingly being used for repair and rehabilitation of existing structures. Because fiber sheets is attractive for this application due to its good tensile strength, resistance to corrosion, and low weight. But, debonding failure may occur at the beam ends that fiber sheet bonded to the soffit of a beam. The method which can prevent debonding failure is suggested and proved its efficiency by using CPS experimental test. And this paper summarized the results of experimental studies concerning the end-anchorage system. Results show that the suggested method is faithful in strengthening with CFS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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