초록 ▼

연구의 목적 및 내용
강재와 콘크리트의 복합구조 부재는 강재교각, PCT교, 강트러스 철도교, 화학플랜트, 가드레일 등과 같이 사회기반시설의 부재로 널리 사용되고 있으나, 국부부식에 의한 심각한 부식 손상 및 파단 등으로 인한 내하성능 저하가 우려된다. 본 연구에서는 강재-콘크리트 복합구조 부재를 대상으로 실내 및 옥외노출 부식실험을 실시하여, 콘크리트에 부분적으로 매입된 강재의 부식메커니즘을 규명하고, 인장, 압축, 피로 및 휨 실험을 실시하여 부식손상 정도에 따른 강재-콘크리트 복합구조 부재의 잔존 내하성능 평가법을 개발한

연구의 목적 및 내용
강재와 콘크리트의 복합구조 부재는 강재교각, PCT교, 강트러스 철도교, 화학플랜트, 가드레일 등과 같이 사회기반시설의 부재로 널리 사용되고 있으나, 국부부식에 의한 심각한 부식 손상 및 파단 등으로 인한 내하성능 저하가 우려된다. 본 연구에서는 강재-콘크리트 복합구조 부재를 대상으로 실내 및 옥외노출 부식실험을 실시하여, 콘크리트에 부분적으로 매입된 강재의 부식메커니즘을 규명하고, 인장, 압축, 피로 및 휨 실험을 실시하여 부식손상 정도에 따른 강재-콘크리트 복합구조 부재의 잔존 내하성능 평가법을 개발한다.
그리고 강재-콘크리트 복합구조물의 예방적 유지관리지표를 개발하여 강구조물의 장수명화를 도모한다.

연구결과
본 연구의 목표는 ①부식실험을 통한 부식메커니즘 규명 및 부식손상도 정량화, ②인장 및 피로실험을 통한 인장 및 피로 내하성능 평가법 개발, ③압축 및 휨 실험과 FEM해석을 통한 압축 및 휨 내하성능 평가법 개발의 3가지 세부 연구목표로 분류된다. 1차년도에는 강재-콘크리트 복합 시편의 염수분무 부식촉진실험, 해수 Wet/Dry 반복 부식실험 및 부산 광안대교 옥외노출 부식실험을 실시하여, 부식환경에 따른 국부부식 메커니즘을 명확히 하고 부식 손상량을 정량화하였다. 그리고 부식강재의 표면형상 측정데이터와 부식표면형상 시뮬레이터를 이용하여 부식표면형상을 생성하여, 3차년도 연구의 압축 및 휨 실험체의 부식손상 모사에 필요한 부식표면형상을 결정하였다. 2차년도에는 1차년도 연구에서 3개월, 6개월, 9개월, 12개월 또는 18개월 동안 부식손상된 강재-콘크리트 복합구조 시편의 인장과 피로실험을 실시하여, 강재-콘크리트 복합구조 부재의 잔존 인장 및 피로 내하성능 평가법을 개발하였다. 3차년도에는 인위적으로 국부 부식손상을 모사한 강재-콘크리트 복합구조 부재의 압축 및 휨 실험과 비선형 유한요소해석을 실시하여, 부식손상 정도에 따른 강재-콘크리트 복합구조 부재의 잔존 압축 및 휨 내하성능 평가법을 개발하였다.

그리고 본 연구결과를 종합적으로 분석하여 강재-콘크리트 복합구조 부재의 예방적 유지관리를 위한 지표를 제시하였다.

본 연구의 최종 연구개발 결과는 강재-콘크리트 복합구조 부재의 잔존 내하성능 평가법으로, 세부 연구개발 성과는 ①부식 메커니즘 규명 및 방식법 선택 방법, ②잔존 인장 내하성능 평가법, ③잔존 피로 내하성능 평가법, ④잔존 압축 내하성능 평가법, ⑤잔존 휨 내하성능 평가법이다.

연구결과의 활용계획
본 연구는 강구조물의 대표적 노화요인인 부식손상을 대상으로 잔존 내하성능 평가법을 개발하는 것으로, 부식손상이 지속적으로 발생하고 있는 강교량, 선박, 해양플랜트, 철탑, 해양풍력발전시설, 파이프라인 등과 같은 다양한 강구조물의 유지관리 지표로 활용할수 있을 것이다. 특히 현재의 시공사례가 증가하고 있는 강재-콘크리트 복합구조물의 인장, 피로, 압축 및 휨 내하성능 저하를 평가 및 예측할 수 있어 예방적 유지관리 및 대책수립에 직접 활용할 수 있을 것이다. 그리고 강재-콘크리트 복합구조 부재의 방식 분야에 있어 새로운 기술 개발의 시발점이 될 것이며, 관련 연구개발의 촉진제 역할을 하게 될것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The steel-concrete composite structural members, such as steel pier, PCT bridge, steel truss rail bridge, chemical plants and guardrail etc. are widely used, and the load-carrying capacity of them in site can be reduced by local corrosion. In this
study, laboratory and outdoor

Purpose&contents
The steel-concrete composite structural members, such as steel pier, PCT bridge, steel truss rail bridge, chemical plants and guardrail etc. are widely used, and the load-carrying capacity of them in site can be reduced by local corrosion. In this
study, laboratory and outdoor exposure corrosion tests are carried out on the model specimens of the composite structural members, and tension, compression, fatigue and bending load tests are also performed. Based on the corrosion tests, loading tests and analytical procedures, local corrosion mechanism and evaluating method for residual load-carrying capacity of the structural members are proposed. Finally, the index of preventive maintenance for the composite structural members of steel and concrete are presented.

Result
This study is divided into 3 parts, ①Evaluating of corrosion behavior using accelerated cyclic corrosion test, ②Analysis of the reduction of tension strength and fatigue strength due to corrosion of steel plate in contact with concrete by tensile and fatigue test ③Analysis of the reduction of compression strength and bending strength due to corrosion of steel plate in contact with concrete by compression, bending test and FEM analysis. In the first year, corrosion tests are carried out of composite model specimens, and local corrosion mechanism is clearly defined and corrosion degree is quantified. Afterward, the corroded surface geometries are measured and corrosion simulation is also performed. In the second year, tensile and fatigue test is carried out on the corroded steel plate specimens. Then, the evaluation methods for residual tensile and fatigue load-carrying capacity are suggested. In the third year, compression, bending test and FEM analysis are carried out on the composite model of steel and concrete which has artificial local corrosion damage. Then, the evaluation methods for residual compression and bending load-carrying capacity based on corrosion degree are proposed. As a result, the maintenance index for composite structural member of steel and concrete is proposed by analysing all the results acquired in this study.

The final development results of this study is evaluation methods for residual load-carrying capacity of steel structural members in contact with concrete. The specific development results are ① Analysis method of corrosion mechanism and selection of corrosion protection, ② Evaluation methods of residual tensile load-carrying capacity, ③ Evaluation method of residual fatigue performance, ④ Evaluation method of residual compression load-carrying capacity, ⑤ Evaluation method of residual bending load-carrying capacity.

Expected Contribution
This study is to develop the evaluation method for residual load-carrying capacity damaged by corrosion, which is a major factor on deterioration of steel structures.
Therefore, the proposed results by this study can be used as maintenance index for steel structures which suffer from persistent corrosion such as steel bridge, ship, offshore plant, steel tower, wind plant and pipeline. And, the proposed evaluation methods for residual tensile, compression, fatigue and bending load-carrying capacity of steel structural members in contact with concrete can be used in preventive maintenance. Also, this study will be the foundation of new technology for corrosion protection and the motive for related studies.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 16
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 17
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 17
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 18
• 8. 참고문헌 ... 18
• 9. 연구성과 ... 19
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 21
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 21
• 12. 기타사항 ... 22
• 대 표 연 구 실 적 ... 23
• 대표적 연구실적 사본 ... 28
• 세부 목표 관련 증빙 ... 38
• 끝페이지 ... 43