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연직파이프쿨링 공법에 의한 매스콘크리트 온도균열 제어에 관한 해석적 연구
Analytical Study on Thermal Cracking Control of Mass Concrete by Vertical Pipe Cooling Method 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.26 no.1, 2014년, pp.57 - 62  

서태석 (현대건설 연구개발본부 첨단재료연구팀) ,  조윤구 (현대건설 연구개발본부 첨단재료연구팀) ,  이근주 (현대건설 연구개발본부 첨단재료연구팀) ,  임창근 (현대건설 연구개발본부 첨단재료연구팀)

초록
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이 연구에서는 수직으로 긴 매스 구조물에 적합한 파이프쿨링 공법을 제안하기 위하여 기존의 파이프쿨링 공법과는 달리 파이프를 수직으로 설치하는 연직파이프쿨링 공법을 개발하였다. 타당성을 검토하기 위하여 해석대상 부재의 형상($1{\times}3{\times}20m$, $4{\times}4{\times}4m$)을 대상으로 하여 FEM 해석을 수행하였으며, 온도 및 응력 변화와 온도균열 지수 등을 검토하였다. 그 결과, 매스콘크리트 구조물의 온도균열 제어에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the vertical pipe cooling method was developed to propose the pipe cooling method suited for the vertically long mass concrete structures. FEM (finite element method) analysis was carried out to investigate the validity of the vertical pipe cooling method, and the temperature, the beh...

주제어

#연직파이프쿨링   #매스콘크리트   #FEM 해석   #온도균열 제어  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 이 공법은 수평으로 길고 넓은 부재에 적합하고, 벽식 매스 구조물이나 교각과 같은 수직으로 긴 구조물에는 부적합하다. 따라서 이 연구에서는 수직으로 긴 구조물에 적합한 파이프쿨링 공법을 제안하기 위하여 Fig. 1과 같이 기존의 파이프쿨링 공법과는 달리 수직으로 파이프를 설치하였으며, 각각의 파이프는 헤드관으로 연결되어 있는 것이 특징이다.
  • 따라서 이 연구에서는 수직으로 긴 매스 구조물에 적합한 파이프쿨링 공법을 제안하기 위하여 기존의 파이프쿨링 공법과는 달리 파이프를 수직으로 설치하는 연직파이프쿨링 공법을 개발하였다. 이 공법의 타당성을 검토하기 위하여 해석대상 부재의 형상(1×3×20 m, 4×4×4 m)을 달리하여 FEM(finite element method) 해석을 수행하였으며, 온도 및 응력 변화와 온도균열 지수 등을 검토하였다.
  • 이 연구에서는 수직으로 긴 매스 구조물에 적합한 파이프쿨링 공법을 제안하기 위하여 연직파이프쿨링 공법을 개발하였고, 타당성을 검토하기 위하여 wall type 구조물과 cubic type 구조물을 대상으로 하여 FEM 해석을 수행하였으며, 결과를 다음과 같이 정리하였다.

가설 설정

  • 4와 같다. Wall type 구조물의 경우 기초슬래브는 이미 경화가 끝난 것으로 가정하였으며, 벽체 중심을 따라 배치된 쿨링파이프로 인하여 길이방향으로만 대칭인 1/2-model로 모델링하였다. Cubic type 구조물의 경우 쿨링파이프가 x 및 z 방향에 대하여 대칭으로 배치되었으므로 1/4-model로 모델링 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
콘크리트의 수화 반응에 의한 온도균열이 미치는 영향은? 콘크리트의 수화 반응에 의한 온도변화에 기인하는 균열(온도균열)은 매스콘크리트 구조물에 주로 발생하며, 이러한 균열은 콘크리트의 품질저하에 큰 영향을 미친다. 최근에 대규모 해양구조물, 장대교량, 발전소, 초고층 빌딩 등 토목, 건축 구조물이 대형화 되면서 부피가 큰 매스콘크리트의 온도균열이 문제가 되고 있다.
매스콘크리트의 온도균열을 방지하기 위한 대책에는 어떠한 것들이 있는가? 매스콘크리트의 온도균열을 방지하기 위해서는 콘크리트에 발생하는 수화열을 제어해야 하며, 재료적 대책으로는 시멘트 양의 저감, 시멘트 종류를 변경하는 방법이 있고, 시공적인 대책으로는 선행냉각법, 파이프쿨링(관로식냉각)법 등이 있다.2) 선행냉각법은 배합수나 골재, 시멘트 등의 사용재료를 냉각시키는 방법이고, 파이프쿨링법은 콘크리트 타설 전에 수평으로 파이프를 설치하고 냉각수를 통과시켜 내부에 발생하는 수화열을 낮추는 방법으로, 주로 중력식 댐 및 기초에 적용되는 방법이다.
파이프쿨링법이 부적합한 케이스는? 2) 선행냉각법은 배합수나 골재, 시멘트 등의 사용재료를 냉각시키는 방법이고, 파이프쿨링법은 콘크리트 타설 전에 수평으로 파이프를 설치하고 냉각수를 통과시켜 내부에 발생하는 수화열을 낮추는 방법으로, 주로 중력식 댐 및 기초에 적용되는 방법이다. 하지만 이 공법은 수평으로 길고 넓은 부재에 적합하고, 벽식 매스구조물이나 교각과 같은 수직으로 긴 구조물에는 부적합한 공법이다.
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참고문헌 (6)

  1. EUGENECOP., Massive Ocean Concrete Design Guide Book, EUGENECOP Institute of Technology, 2010, pp. 16-17. 

  2. KCI, Concrete Standard Specification, Korea Concrete Institute, 2009, pp. 363-368. 

  3. Report of Committee, "Research Committee on Cracking Control of Mass Concrete," Proceedings of Japan Concrete Institute, Vol. 28, No. 1, 2006, pp 13-22. 

  4. Tatsuki, S., Ishibashi, T., Furuyama, S., and Oba, M., "Study on the Temperature Crack Concrete of Box Rigid Frame Structure," Proceedings of JSCE, No. 739, 2003, pp. 265-272. 

  5. BS 8110-2, Structural Use of Concrete-part 1: Code of Practice for Special Circumstances, British Standard, 1985, 23 pp. 

  6. JSCE, Specification for Design and Construction of Concrete Structures (Construction Part)-Mass Concrete, Japan Society of Civil Engineers, 1996, pp. 173-193. 

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