초록 ▼

□연구개요
본 연구에서는 손상을 입은 콘크리트 구조물의 UHPC(Ultra-High Performance Concrete, 초고성능 콘크리트)를 사용한 보수 및 보강에 대한 구조성능 및 내화성능의 통합적 설계안을 수립하기 위해 요소 실험 및 통합 실험을 수행하여 향후의 초고성능 콘크리트의 활용 가능성을 확대하고자 한다. 이를 위한 연구의 세부 목표는 아래와 같이 정리될 수 있다.
▸ UHPC 부착특성 정의
▸ 온도에 따른 UHPC의 열적 특성 및 거동 정의
▸ UHPC로 단면이 수복된 철근콘크리트 구조물의

□연구개요
본 연구에서는 손상을 입은 콘크리트 구조물의 UHPC(Ultra-High Performance Concrete, 초고성능 콘크리트)를 사용한 보수 및 보강에 대한 구조성능 및 내화성능의 통합적 설계안을 수립하기 위해 요소 실험 및 통합 실험을 수행하여 향후의 초고성능 콘크리트의 활용 가능성을 확대하고자 한다. 이를 위한 연구의 세부 목표는 아래와 같이 정리될 수 있다.
▸ UHPC 부착특성 정의
▸ 온도에 따른 UHPC의 열적 특성 및 거동 정의
▸ UHPC로 단면이 수복된 철근콘크리트 구조물의 구조성능평가 및 내화성능평가
위의 네 가지 세부 연구 목표를 수렴하여 화해를 입은 철근콘크리트의 성능 수복을 위한 보강설계기준안을 구축함과 동시에 UHPC를 사용하여 보강된 구조물의 성능기반 내화설계안을 제시하는 것이다. 이를 통해 구조물 전생애 주기에서의 화재에 대한 안전성을 확보하여 구조물의 장수명을 확보하고 지속가능한 발전이 가능하도록 하는 것이 최종 목표이다.

□연구 목표대비 연구결과
1. UHPC의 재료특성 정의: 부재의 성능 평가를 위해 수행된 재료시험을 통해 정의되고 평가된 결과로부터, 기존 K-UHPC의 성능 평가 방법이 120 MPa 급의 UHPC에도 충분히 적용 가능함을 확인하였으므로, 재료단위에서의 적용성이 확보된 것으로 판단 해야 할 것임
2. UHPC의 열적특성 정의: UHPC의 열적특성을 검토하였으며, 기존의 고강도콘크리트에 대한 연구결과를 바탕으로 한 열적특성 정의 방법을 제시함
3. UHPC 의 부착특성 정의: 부착특성에 대한 검토를 이음실험을 통해 수행한 결과 현행 설계기준에 안전율을 적용시키지 않을 경우 위험한 설계가 될 가능성을 확인했으며, 추후 다양한 검토를 통해 안전율의 수준을 조정할 필요가 있다는 것을 확인하였음
4. 부착특성-온도관계정의: 부착특성에 대한 해석적 검토를 수행하여, 부착특성에 미치는 주요 영향인자가 콘크리트의 인장강도이며, 인장강도에 비례하여 부착강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었음. 따라서 인장강도의 감소율을 부착강도의 변화율에 적용시키는 방법을 활용함
5. UHPC 부재 내화성능평가: UHPC를 사용할 경우 ABAQUS를 활용한 열전달 해석방법론을 정의하였으며, 열전달 해석 결과 철근에 분포되는 온도의 크기가 보강재의 두께에 따라 달라지나 그 차이는 크지 않으므로, 보강재의 두께는 철근의 부착응력을 발현할 수 있을 피복의 두께 제한으로 결정하면 될 것으로 판단하였음
6. UHPC 부재 구조성능평가: UHPC가 사용된, 철근이 이음된 부재의 성능을 검토하여 UHPC의 이음시 성능 발현 가능성에 대해 확인하였으며, 성공적인 하중저항능력 발현을 위한 이음 길이의 크기를 정의할 수 있었음. 연성해석을 통해 열하중 하에서의 UHPC 보강 부재성능을 평가하고 사용하중 상태에서 부재의 처짐은 보강재의 두께에 따라서 크지 않은 것을 확인함

□연구개발결과의 중요성
UHPC의 사용처 확대를 위해 적용되고 있는 현장에서의 연결부 타설을 위해서는 현장 타설이 가능한 UHPC에 대한 사용 가능성이 평가되어야 함. 본 연구에서는 현장에서 타설하였을 때 120MPa 의 압축강도를 발현 가능한 콘크리트로 한정함으로써, K-UHPC의 수준에는 미치지 못하지만, 섬유의 보강에 의해 높은 인장강도를 보유함으로써 초고성능콘크리트의 범주에 속할 수 있는 재료의 적용 가능성을 평가할 수 있었음. 또한, 상대적으로 적은 양의 연구가 이루어졌던 120 MPa 급의, 현장타설 가능 UHPC에 대한 부재단위 연구가 수행됨으로써, 앞으로 UHPC의 활용성을 높이는 데에 활용이 가능할 것으로 판단됨.

(출처 : 요 약 문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구 배경 및 필요성 ... 4
• 1.2 연구의 목표 및 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2.1 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 2.2 UHPC의 재료특성 ... 10
• 2.3 초고성능콘크리트의 부착특성 ... 11
• 2.4 초고성능콘크리트의 열적특성 ... 15
• 2.4 열하중 하에서의 UHPC 부재성능평가 ... 19
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 24
• 4. 참고문헌 ... 24
• 5. 연구성과 ... 28
• 끝페이지 ... 28