지속가능성 분석변수에 대한 확률분포 모델링 프로그램. Monte-Carlo Simulation을 통한 고장 확률 계산 시스템 지속성 개발.
잔존수명 예측에 대한 새로운 내구성 모델식
염해해석 모델링
- 수분이동 모델링
- 염소이온 침투 모델링
- 수분확산의 유한요소법에 의한 정식화
- 염소이온침투의 유한요소법에 의한 정식화
- 평형방정식의 해
따라서 물의 확산과 이동에 의한 염화이온의 침투량은 다음 식으로 계산할 수 있다. Cf,en: 실외 공기의 유리 염소 이온 농도.
- 수치해석을 위한 변수들
- 수분이동에 따른 염소이온침투량의 변화
- 현장환경하에서의 염소이온침투 해석
또한, 증발된 물의 양은 샘플 표면의 염소 이온 농도에 큰 영향을 미칩니다. 표면의 증발 가능한 물의 양이 증가함에 따라 염소 이온의 표면 농도가 증가합니다. 이동하는 물에 의해 염소 이온의 침투를 생성하기 위해 시작 콘크리트 내부의 상대 습도를 0.40으로 가정했습니다.
또한 내부 상대습도가 0.98인 경우에도 분석을 진행하였으며, 수분 이동이 일어나지 않았을 때의 염소이온 변화량도 고려하였다. 그러나 콘크리트 내부의 상대습도가 0.98인 경우에는 수분이동이 일어나지 않으므로 수분이동을 고려하는지 여부에 따라 염소이온 침투량에 차이가 없음을 알 수 있다.
내구성해석을 위한 재료변수들의 확률 분포제시
압축강도의 표준편차
또한 ACI에서는 콘크리트 강도의 표준편차를 다음과 같이 제시하고 있다. 압축강도의 표준편차를 알고 있으므로 물시멘트비의 표준편차는 다음과 같이 계산할 수 있다. AE제를 사용하지 않은 물-시멘트비와 콘크리트 강도의 상관식을 이용하여 다음과 같은 물시멘트 시간을 구한다.
이 식과 조합강도를 이용하여 시험횟수가 14회 이하일 때 강도 등급별로 압축강도의 표준편차를 구할 수 있다. 두 식에 따라 더 큰 표준편차를 취하면 아래 표와 같이 압축강도의 표준편차를 구할 수 있다.
물-시멘트비의 표준편차
테스트 사이트의 변동 위치 및 표준 편차(MPa). 위의 표 1은 ACI에서 조사한 콘크리트 강도의 표준편차의 통계값을 나타낸다. 이러한 통계에 근거한 물시멘트비의 표준편차는 다음과 같다.
- 물-시멘트비
- 증발가능수량
소금 손상에 직접적으로 영향을 미치는 유리 염화물 이온의 양을 결정하는 증발 가능한 물도 물-시멘트 비율의 직접적인 영향을 받습니다. 물시멘트비의 표준편차 계산시 단위시멘트량의 변화에 따른 영향을 고려하므로 단위시멘트량은 일정하다고 가정한다. 또한 물-시멘트비의 영향을 알아보기 위해 본 Monte Carlo Simulation에서도 수화도를 1로 가정하였다.
이 시뮬레이션에 의한 증발 가능한 물의 양은 아래 그림과 같이 나타낼 수 있습니다. 이러한 이유로 물-시멘트 비율이 낮을 때 확률 분포가 급격하게 증가합니다.
신뢰성 기법에 의한 내구성 해석
해석모델
- 염소이온 침투모델
- 수분확산 모델
따라서 본 난연성 설계는 유한요소법을 이용하여 염소이온의 확산 및 흡착에 대한 해석모델을 개발하고 이를 바탕으로 염소이온 농도의 침투해석을 수행한다. 염소 이온의 침투는 확산과 흡착이 동시에 일어나기 때문에 일반 확산 모델보다 형식화 과정이 약간 더 복잡하다. 흡착을 고려하기 위해서는 염소이온 확산뿐만 아니라 수분확산 모델도 필요하다.
위의 모델은 염소이온의 확산모델과 마찬가지로 Galerkin의 방법과 Green의 정리를 이용하면 다음과 같은 형태의 원소 내 평형방정식을 도출할 수 있다(한상훈 등, 2002). 이러한 요소 행렬 방정식을 기반으로 염화물 이온 투과 모델링을 수행하기 위해 유한 요소 프로그램이 개발되었습니다.
염소이온 침투깊이에 대한 신뢰성 해석
신뢰성 기법에 의한 내구성 설계
그렇기 때문에 본 연구의 지속가능 실패 확률도 50년 기준 신뢰도 지수인 1.5를 사용한다. 결정론적 방법에서는 구형콘크리트의 데크두께는 8cm, 상치콘크리트의 데크두께는 10cm로 설계하였다. 재령 1년차에서는 구체나 기립콘크리트 모두 내구불량이 발생하지 않는다.
즉, 결정론적 방법에 의한 볼 및 바닥 콘크리트 피복두께에 따른 내구불량 확률은 Eurocode 1의 기준을 만족하므로 신뢰성법을 이용하여 피복두께를 변경할 필요가 없다. 따라서 철근 콘크리트의 경우 8cm, 바닥 콘크리트의 경우 10cm의 피복두께를 사용하면 신뢰성 방법의 내구성 기준과 결정론적 방법의 내구성 기준을 모두 충족합니다.
연구개발목표 달성도
연구개발성과
관련분야에의 기여도
신뢰성을 바탕으로 항만 콘크리트 구조물을 보수합니다. Ÿ 내구불량확률에 따른 구조적 안전성 평가에 활용. Ÿ 수명 주기 비용 계산을 위한 기본 데이터를 사용할 수 있습니다.
Ÿ 해양/항만 구조물에 대한 최적의 보수/보강 시기를 선택하는데 사용됩니다. Ÿ 지속가능성 실패 판단의 정량적 근거를 제시하는 구조물의 경제성 분석자료 제공
한국콘크리트학회, 콘크리트 구조설계기준, 2003
한국콘크리트학회, 콘크리트 표준시방서, 2003
한국콘크리트학회, 콘크리트 표준시방서 해설, 200
한국콘크리트학회, 염해 및 탄산화에 대한 철근콘크리트 구조물의 내구성 설계․
한국항만협회, 항만 및 어항 설계기준, 1999
일본건축학회, JASS 5, 1997
일본토목학회, 콘크리트 표준시방서, 2001
ACI committee 365, Service life prediction-State of art report, ACI, 2000
ACI committee 318, ACI Building Code Requirement for Reinforced Concrete 318-05, ACI, 2005
CEN EN 1990, Management of reliability and risk in the Structural Eurocodes, 2000
연구결과물 현황
기술의 명칭
신뢰성 분석이 가능한 내구성 분석 모델.
연구결과 활용내역
개발기술의 분류
③ 기술응용 초기단계 : 기술 1차 개발도상국에서만 활용되고 있는 단계 V ④ 기술응용 성장기 : 기술개발도상국 및 일부 선진국에서 활용되고 있는 단계 ⑤ 기술응용성숙도 : 선진국 간 기술이전이 활발히 이루어지고 기술이 표준화되는 단계. ⑥ 기술활용 쇠퇴기 : 선진국에서 개발도상국으로의 기술이전이 활발히 이루어지며 선진국에서는 기술가치가 하락하지만 개도국에서는 여전히 시장가치가 높은 기술이다.
① 외국기술 모방 : 해외에서 이미 개발된 기술의 복제, 리버스엔지니어링. ② 외국기술의 소화·흡수단계 : 국내 시장구조나 특성에 적응 Q ③ 외국기술의 개량·개량단계 : 성능이나 기능의 개량
기술이전 조건
개발자 정보
활용성과 측정
기대효과
