• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.172-179
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• 2016

콘크리트 구조물의 내구수명평가는 주로 해석 변수의 변동성을 고려하지 않은 결정론적 방법과 변동성을 고려한 확률론적 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 해안으로부터의 거리와 높이에 따른 내구수명 평가를 위해 일본토목학회에서 제안한 해안으로부터 거리에 따른 표면염화물량과 실태조사를 통한 높이에 따른 표면염화물량을 적용하였다. Fick's $2^{nd}$ Law에 기반을 둔 Life-365를 이용한 결정론적 방법과 MCS을 이용한 확률론적 방법을 수행하여 내구수명을 평가하였다. 평가결과 확률론적 방법이 결정론적 방법보다 낮은 내구수명이 평가되었으며, 이는 기존에 연구된 확산계수, 피복두께, 표면염화물량 등의 변동계수뿐 아니라 낮은 목표내구적 파괴확률을 설정하였기 때문이다. 결정론적 방법에서는 해안가 250m 이내에서는 높이 60m 이상에서, 500m에서는 염해에 의한 피해를 고려하지 않아도 되는 것으로 평가되었다. 또한 확률론적인 방법에서는 전 구간에서 60m 이상의 지역, 250m 이내에서는 40m 이상의 구조물은 염해에 대하여 안전한 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.32-39
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• 2018

염해에 따라 발생하는 보수시기와 보수로 유지되는 내구수명은 보수비용 평가에 매우 중요한 요소이다. 일반적으로 사용하는 결정론적 보수비용 평가는 사용기간의 연장에 따라 계단식으로 증가하게 되며, 보수로 인해 변동되는 내구수명의 변화를 고려하지 못한다. 본 연구에서는 확률론적인 보수시기 및 비용을 평가하기 위해, 염해에 노출된 콘크리트 교각을 선정하였다. 두 가지 배합과 염화물에 노출된 외부 환경조건을 고려하여 염화물 거동을 평가하였으며, 도출된 내구수명과 수명에 대한 확률변수를 변화시키면서 보수시기 및 비용 변화를 분석하였다. 변동계수의 변화에 따른 보수회수는 큰 차이가 발생하지 않았으나, 초기의 내구수명 연장이 구조물의 보수시기 및 비용에 큰 영향을 미치고 있었다. 또한 확률론적 보수비용 산정 모델은 결정론적 모델과 다르게 연속적인 보수비용이 평가되므로 목표내구수명에 따라 보수회수를 감소시킬 수 있는 효과적인 기법임을 규명되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.119-127
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• 2010

본 논문에서는 탄산화 콘크리트 구조물의 내구성을 예측하기 위한 새로운 접근 방법을 제시하였다. 제시된 예측 방법은, 새로운 계측 데이터가 있을 때 베이스 이론에 근거하여 지속적인 업데이팅이 가능하며 모델 매개변수의 확률론적인 특성이 고려된다. 탄산화 내구성 해석 모델의 절차는 라틴 하이퍼큐브 샘플 추출법(LHS)으로 간단하게 정리되고, 이를 통해 얻는 표본으로 결정된다. 이 방법은 콘크리트 구조물의 설계에 유용하게 사용될 수 있으며, 모니터링을 통한 콘크리트 구조물의 잔존수명을 예측할 수 있다. 본 논문에서 사전예측치는 탄산화에 노출된 국내 콘크리트 구조물 데이터(3700개 시편)를 이용하여 콘크리트 탄산계수의 확률 특성을 고려하여 나타내었으며, 우도함수는 현장 모니터링 데이터를 이용하였으며 사후예측치는 사전예측치와 우도함수를 조합하여 나타내었다. 또한, 몬테 카를로 시뮬레이션(MCS)과 LHS의 비교를 통하여 본 논문에서 수행된 LHS를 이용한 샘플링기법이 보다 효율적인 시뮬레이션 수행이 가능함을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.239-248
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• 2006

최근 들어 염해환경하의 콘크리트 구조물에 대한 정량적인 사용수명 및 장기적인 성능의 확보를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 확률론에 기초한 새로운 내구성 해석 및 설계개념이 콘크리트 구조물의 사용수명을 증진하기 위해 매우 효과적인 것으로 나타났다. 이와 관련하여 아직까지는 설계변수와 관련한 신뢰성 있는 자료가 부족한 실정이지만, 새로운 콘크리트 구조물의 경우에는 확률론적 내구성 설계 개념을 부분적으로 적용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 시간에 따라 변화하는 염소이온 확산계수를 고려하여 Fick의 확산방정식에 대한 해를 구하였으며, 이를 이용하여 Monte Carlo Simulation에 기초한 확률론적 내구성 해석을 수행하였다. 또한, 이를 통해 콘크리트 구조물의 내구성과 관련된 각 설계변수들의 영향을 명확히 하였으며, 제시된 확률론적 내구성 해석절차를 다양한 콘크리트 구조물로부터 얻어진 염소이온 침투자료에 적용하여 유용성을 검토하였다. 그 결과 본 연구에서 제시한 확률론적 내구성 해석절차는 향후 염해 환경에 처한 중요 콘크리트 구조물의 내구성 확보 및 기존 구조물의 염해에 기초한 잔존수명 예측에 매우 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권4호
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• pp.275-288
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• 2023

Based on the crucial role of high-speed railway bridges (HSRBs) in the safety of high-speed railway operations, it is an important approach to mitigate earthquake hazards by proceeding with seismic risk assessments in their whole life. Bridge seismic risk assessment, which usually evaluates the seismic performance of bridges from a probabilistic perspective, provides technical support for bridge risk management. The seismic performance of bridges is greatly affected by the degradation of material properties, therefore, material damage plays a nonnegligible role in the seismic risk assessment of the bridge. The effect of material damage is not considered in most current studies on seismic risk analysis of bridges, nevertheless. To fill the gap in this area, in this paper, a nonlinear dynamic time-history analysis has been carried out by establishing OpenSees finite element model, and a seismic vulnerability analysis is carried out based on the incremental dynamic analysis (IDA) method. On this basis, combined with the site risk analysis, the time-dependent seismic risk analysis of an offshore three-span HSRB in the whole life cycle has been conducted. The results showed that the seismic risk probabilities of both components and system of the bridge increase with the service time, and their seismic risk probabilities increase significantly in the last service period due to the degradation of the material strength, which demonstrates that the impact of durability damage should be considered when evaluating the seismic performance of bridges in the design and service period.

• Computers and Concrete
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• 제6권2호
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• pp.133-153
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• 2009

Discrete element modeling (DEM) in concrete technology is concerned with design and use of models that constitute a schematization of reality with operational potentials. This paper discusses the material science principles governing the design of DEM systems and evaluates the consequences for their operational potentials. It surveys the two families in physical discrete element modeling in concrete technology, only touching upon probabilistic DEM concepts as alternatives. Many common DEM systems are based on random sequential addition (RSA) procedures; their operational potentials are limited to low configuration-sensitivity features of material structure, underlying material performance characteristics of low structure-sensitivity. The second family of DEM systems employs concurrent algorithms, involving particle interaction mechanisms. Static and dynamic solutions are realized to solve particle overlap. This second family offers a far more realistic schematization of reality as to particle configuration. The operational potentials of this family involve valid approaches to structure-sensitive mechanical or durability properties. Illustrative 2D examples of fresh cement particle packing and pore formation during maturation are elaborated to demonstrate this. Mainstream fields of present day and expected application of DEM are sketched. Violation of the scientific knowledge of to day underlying these operational potentials will give rise to unreliable solutions.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.22-33
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• 2015

Chloride ions in RC (Reinforced Concrete) structures can cause very severe corrosion in reinforcement steel. It is generally informed that chloride penetration can be considerably accelerated by enlarged chloride diffusion due to cracks. These cracks play a role in main routes through which chloride ions penetrate into the concrete, and also lead to steel corrosion in RC structures exposed to chloride attack, such as port and ocean structures. In this paper, field survey including evaluation of crack and chloride concentration distribution in concrete is performed to investigate an effect of crack on chloride diffusion. The service life of cracked concrete exposed to the marine environmental condition is estimated considering the crack effect on chloride diffusion. For this purpose, diffusion coefficients in cracked concrete are obtained based on the field survey. Using the relationship between diffusion coefficients in the cracked concrete and the crack widths, service life of the cracked concrete is predicted in a probabilistic framework. A bimodal distribution with two peaks, consisting of a weighted sum of two normal distributions is introduced to describe chloride diffusion of the concrete wharf with crack.