• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집(II)
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• pp.181-184
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• 2006

Traditional durability analysis is not possible to provide a controlled durability and long-term performance of concrete structures. Recently, research works have shown that probabilistic approach based on the theory of structural reliability, would be very valuable for durability analysis. In this study, the probabilistic durability analysis based on a Monte Carlo Simulation was carried out using sample data selected from detailed field investigation. The probabilistic properties of some design variables, such as diffusion coefficients of concrete and surface chloride concentration, were newly determined using some experimental data. By applying a probabilistic durability analysis to an integral structural design, the durability performance of concrete structures would be remarkably improved.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.46-52
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• 2017

염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 평가는 매우 중요하므로 최근들어 결정론적 및 확률론적 방법을 통하여 내구수명을 평가하는 시도가 이루어지고 있다. Fick's 2nd 법칙에 근거한 내구수명 평가방법은 표면 염화물량과 확산계수의 시간의존성을 고려하여 합리적인 설계를 수행하고 있으나, 확률론적 방법에서는 이러한 영향이 고려되지 않고 있다. 본 논문에서는 시간에 따라 증가하는 표면염화물량을 유효 표면염화물량으로 고려한 뒤 시간의존성 확산계수를 고려하여 내구적 파괴확률을 도출할 수 있는 해석기법을 제안하였다. 표면염화물에 도달하는 기간을 10~30년으로, 표면염화물량을 $5.0{\sim}10.0kg/m^3$으로 변화시키면서 내구적 파괴확률을 평가하고 내구수명의 변화를 분석하였다. 제안된 기법은 결정론적 내구수명 평가방법의 해석조건을 동일하게 적용시키면서 설계인자의 확률 변동성을 고려할 수 있으므로 과다한 설계를 방지함으로서 합리적인 설계기법으로 적용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4A호
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• pp.343-352
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• 2010

최근에 탄산화 콘크리트 구조물의 정량적인 사용수명과 장기적인 성능을 확보하고 예측하기 위해서 확률론적인 내구성 해석 및 설계를 수행하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이와 관련하여 콘크리트 구조물에 확률론적 내구성 설계 개념을 도입되고 있다. 본 논문에서는 탄산화 콘크리트 구조물의 통계적인 자료를 이용하여 Fick의 첫 번째 법칙에 근거한 탄산화 예측 모델에 적용하였으며, 이를 이용하여 확률론적 내구성 해석을 수행하였다. 이 예측모델에 관련된 설계변수인 $CO_2$ 확산계수, 대기중의 $CO_2$ 농도, $CO_2$ 흡착량, 시멘트 수화도 등의 영향을 검토하였다. 확률론에 기초한 탄산화 예측모델은 여러 환경에 위치한 콘크리트 구조물에 모니터링 자료를 이용하여 탄산화 깊이와 잔존수명을 예측하였다. 그 결과로 본 연구에서 합리적인 탄산화 예측모델을 이용한 적용 방법은 탄산화 콘크리트 구조물의 내구성 확보 및 구조물의 손상 개시시기를 예측하고 구조물을 유지 관리하기 위한 유연한 의사결정을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제2권2호
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• pp.137-143
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• 2008

In recent years, much research work has been performed on durability design and long-term performance of concrete structures in marine environments. In particular, the development of new procedures for probability-based durability design has been shown to provide a more realistic basis for the analysis. This approach has been successfully applied to several new concrete structures, where requirements for a more controlled durability and service life have been specified. For reinforced concrete structures in a marine environment, it is commonly assumed that the dominant degradation mechanism is the corrosion of the reinforcement due to the presence of chlorides. The design approach is based on the verification of durability limit states, examples of which are: depassivation of reinforcement, cracking and spalling due to corrosion, and collapse due to cross section loss of reinforcement. With this design approach the probability of failure can be determined as a function of time. In the present paper, a probability-based durability performance analysis is used in order to demonstrate the importance of the durability design approach of concrete structures in marine environments. In addition, the sensitivity of the various durability parameters affecting and controlling the durability of concrete structures in a marine environment is studied. Results show that the potential of this approach to assist durability design decisions making process is great. Based the crucial information generated, it is possible to prolong the service life of structures while simultaneously optimizing the final design solution.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권6호
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• pp.831-849
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• 2022

One of the most prevalent causes of reinforced concrete (RC) structural deterioration is chloride-induced corrosion. This paper aims to provide a comprehensive insight into the environmental effect of RC's chloride ingress process. The first step is to investigate how relative humidity, temperature, and wind influence chloride ingress into concrete. The probability of initiation time of chloride-induced corrosion is predicted using a probabilistic model that considers these aspects. Parametric analysis is conducted on several factors impacting the corrosion process, including the depth of concrete cover, surface chloride concentration, relative humidity, and temperature to expose environmental features. According to the findings, environmental factors such as surface chloride concentration, relative humidity and temperature substantially impact on the time to corrosion initiation. The long- and short-distance impacts are also examined. The meteorological data from the National Meteorological Center of China are collected and used to analyze the environmental characteristics of the chloride ingress issue for structures along China's coastline. Finally, various recommendations are made for improving durability design against chloride attacks.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.276-285
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• 2020

본 연구에서는 3가지 수준의 물-결합재 비를 고려한 OPC 및 FA 콘크리트를 대상으로 재령 1,095일에 촉진 염화물 확산 시험을 수행하였다. Tang's method 및 ASTM C 1202에 준하여 촉진 염화물 확산계수 및 통과 전하량을 평가하였으며 시간의 존적으로 개선되는 염화물 확산 거동을 고찰하였다. FA 배합에서는 포졸란 반응에 의해 뛰어난 염해저항성능을 나내었는데, 통과 전하량 평가 결과에 따르면 FA 콘크리트는 재령 1,095일에 "Low" 등급에서 "Very low" 등급으로 감소하였으나, OPC 배합의 경우 "Moderate" 등급에서 "Low" 등급으로 감소하였다. 염해 내구수명 해석 시 사용되는 설계변수를 정규분포 함수로 가정한 후, MCS를 기반으로 각 배합의 내구수명을 확률론적 해석 방법으로 평가하였다. FA 콘크리트에서는 OPC 콘크리트 대비 시간의 증가에 따른 내구적 파괴확률의 증가가 낮게 나타났는데 이는 FA 콘크리트의 시간의존성지수가 OPC 배합 대비 최대 3.2배 높기 때문이다. 또한 목표 내구적 파괴확률을 10%로 설정하였기 때문에 확률론적 해석에 의한 내구수명이 결정론적 해석에 의한 내구수명보다 낮게 평가되었다. 다양한 환경 하의 실태조사 및 실내 시험을 통해 각 구조물에 적합한 목표 내구적 파괴확률을 설정한다면 더욱 경제적인 내구성능 설계가 가능해지리라 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.497-500
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• 2008

해양 환경에 노출된 구조물의 열화를 평가하는데 있어서 신뢰성을 확보하기 위해서는 기존의 사양설계에 비해 한 단계 발전된 신뢰성에 기반한 확률론적 설계가 필요하다. 또한 내구성 설계에 있어서 중요한 변수가 되는 임계염화물량은 국내 콘크리트 시방서에서 $1.2kg/m^3$으로 결정되었으나, 실설계 적용시 과다 설계를 유발하는 등의 문제를 보여주고 있다. 본 논문에서는 기존 문헌을 통해 임계염화물량의 확률 특성을 결정하고, 실제 실험 및 문헌 고찰을 통하여 표면염화물량, 확산계수, 피복두께의 확률적 특성을 고려하였다. 이를 이용하여 Monte Carlo Simulation을 활용한 신뢰성 염해 내구성 해석을 침매 터널 구조물에 대해 수행하여 대상 구조물의 염해내구성능을 평가하고 콘크리트 표준시방서에서 제시한 부식 임계 염소이온농도에 대한 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 현실적인 염해 내구성 설계 및 평가를 위하여 기존에 제안된 $1.2kg/m^3$의 임계값에 대한 검토 및 개선이 필요함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권9호
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• pp.1041-1048
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• 2006

The pulley is one of core mechanical elements in the power steering system for vehicles. The pulley operates under both the compressive loading and the torque. Therefore, to assure the safety of the power steering system, it is very important to investigate the durability and the optimization of the pulley. In this study, the applied stress distribution of the pulley under high tension and torsion loads was obtained by using finite element analysis. Based on these results the fatigue life of the pulley with the variation of the fatigue strength was evaluated by a durability analysis simulator. The results at 50% and 1% for the failure probability were compared with respect to the fatigue life. In addition to the optimum design for the fatigue life is obtained by the response surface method. The response function utilizes the function of the life and weight factors. Within range for design life condition the minimization of the weight, one of the formulation, is obtained by the optimal design. Moreover the optimum design by considering its durability and validity is verified by the durability test.

• Computers and Concrete
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• 제19권3호
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• pp.305-313
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• 2017

A robust finite element based reinforced concrete bridge deck corrosion initiation model is applied for time-dependent probabilistic sensitivity analysis. The model is focused on uncertainties in the governing parameters that include variation of high performance concrete (HPC) diffusion coefficients, concrete cover depth, surface chloride concentration, holidays in reinforcements, coatings and critical chloride threshold level in several steel reinforcements. The corrosion initiation risk is expressed in the form of probability over intended life span of the bridge deck. Conducted study shows the time-dependent sensitivity analysis to evaluate the significance of governing parameters on chloride ingress rate, various steel reinforcement protection and the corrosion initiation likelihood. Results from this probabilistic analysis provide better insight into the effect of input parameters variation on the estimate of the corrosion initiation risk for the design of concrete structures in harsh chloride environments.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.67-74
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• 2015

콘크리트 구조물은 경제적이고 내구적인 구조물이지만 철근부식에 따라 성능이 내구적, 구조적 저하하게 된다. 최근들어 내구성설계가 도입되고 있는데, 콘크리트 구조물의 내구수명은 해수에 같이 노출되더라도, 국부적인 노출환경과 설계방법에 따라 다르게 평가된다. 본 연구는 3.5년~4.5년 해수에 노출된 4개의 RC 교각을 대상으로 실태조사를 수행하여 25개의 콘크리트 코어를 채취하였으며, 전염화물을 평가하여 표면염화물량 및 겉보기 확산계수를 도출하였다. Fick's $2^{nd}$ Law를 기본으로 한 결정론적 방법과 임계확률을 고려한 확률론적인 방법을 수행하여 내구수명을 각각 평가하고 분석하였다. 확률론적인 방법은 보수적으로 평가되었으며, 같은 구조물이라 하더라도 간만대 및 40.0 m 이상의 비말대에서는 비교적 낮은 내구수명이 평가되었다. 본 연구에서는 코어채취높이에 따른 염화물 거동 분석과 내구성 설계방법의 현시점에서의 한계성이 분석되었다.