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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
25권 4호
초록
본 연구는 최근 섬유 보강 콘크리트의 성능 보강재료 적용이 검토되고 있는 합성섬유 종류 중 PET (Polyethylene terephthalate) 섬유 보강재에 대하여 단기 및 장기 성능변화 여부 검토를 통해 PET 섬유의 성능 안정성을 검토하고자 하였다. 이를 위하여 PET 섬유를 산/알칼리 환경에 노출시킨 후 잔류 성능을 분석하였으며, PET 섬유 보강 콘크리트 배합의 재령별 휨강도, 등가 휨강도, 그리고 콘크리트 시편에서 채취한 PET 섬유를 주사현미경(SEM)을 이용하여 표면의 변화를 분석하였다. PET 섬유의 산/알칼리 환경 노출 실험결과, 산성 환경에서는 83.4~96.4%, 알칼리 환경에서는 42.4~97.9%의 강도 보유율을 나타내었다. 섬유 자체의 강도 보유율은 고온의 강알칼리 조건에 노출될 경우 강도 감소가 크게 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 강도 보유율은 에폭시로 코팅된 가공사에서 강도보유율이 증가하는 것으로 나타났다. PET 섬유 보강 콘크리트 배합의 휨강도 및 등가 휨강도 실험결과에서는 휨강도 저하가 나타나지 않았으며, 등가 휨강도 결과도 섬유 보강재로써의 성능 저하는 나타나지 않았다. SEM 분석 결과에서도 PET 보강 섬유의 표면 손상이나 단면 변화가 관찰되지 않았다. 이와 같은 결과는 섬유 보강 콘크리트가 초기 고온 노출되는 경우나 재령 경과에 따라서도 시멘트 콘크리트 환경에서는 PET 보강 섬유가 어떠한 손상이나 단면 감소가 발생하지 않는다는 것을 의미하며, 시멘트 콘크리트 환경에서는 PET 섬유에 대한 강도 감소 영향은 우려하지 않아도 된다는 것으로 판단된다. 재령에 따른 휨강도, 등가 휨강도도 안정적으로 발현됨에 따라 PET 섬유 보강재의 사용으로 우려되는 가수분해로 인한 성능저하 등이 발생하지 않는 것으로 볼 수 있으며, 안정적인 잔류강도 보유 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
Abstract
This study aimed to review the performance stability of PET (Polyethylene terephthalate) fiber reinforcing materials among the synthetic fiber types for which the application of performance reinforcing materials to fiber-reinforced concrete is being reviewed by examining short-term and long-term performance changes. To this end, the residual performance was analyzed after exposing the PET fiber to an acid/alkali environment, and the flexural strength and equivalent flexural strength of the PET fiber-reinforced concrete mixture by age were analyzed, and the surface of the PET fiber collected from the concrete specimen was examined using a scanning microscope (SEM). The changes in were analyzed. As a result of the acid/alkali environment exposure test of PET fiber, the strength retention rate was 83.4~96.4% in acidic environment and 42.4~97.9% in alkaline environment. It was confirmed that the strength retention rate of the fiber itself significantly decreased when exposed to high-temperature strong alkali conditions, and the strength retention rate increased in the finished yarn coated with epoxy. In the test results of the flexural strength and equivalent flexural strength of the PET fiber-reinforced concrete mixture, no reduction in flexural strength was found, and the equivalent flexural strength result also did not show any degradation in performance as a fiber reinforcement. Even in the SEM analysis results, no surface damage or cross-sectional change of the PET reinforcing fibers was observed. These results mean that no damage or cross-section reduction of PET reinforcing fibers occurs in cement concrete environments even when fiber-reinforced concrete is exposed to high temperatures in the early stage or depending on age, and the strength of PET fibers decreases in cement concrete environments. The impact is judged to be of no concern. As the flexural strength and equivalent flexural strength according to age were also stably expressed, it could be seen that performance degradation due to hydrolysis, which is a concern due to the use of PET fiber reinforcing materials, did not occur, and it was confirmed that stable residual strength retention characteristics were exhibited.
초록
도심지 인프라 조성과 효율적인 공간 활용을 위하여 지하 공간 구축에 대한 관심이 증가하고 있다. 지하공간의 대표적인 활용방법으로는 터널이 있으며, 도로 터널 외에도 전력구 및 공동구와 같은 유틸리티 터널에 대한 건설도 점차 증가하고 있는 실정이다. 현행의 기본적인 터널 공법은 NATM (New Austrian Tunnelling Method)과 TBM (Tunnel Boring Machine)으로 구분할 수 있다. NATM 방식은 신뢰성 있는 공법이긴 하나 발파작업에 따른 진동 및 소음이 수반된다. TBM 굴착공법의 경우 공사 기간과 공사비 부분에서 불리한 측면이 있지만, 적정한 보완 방법들을 도입하면 경제성의 제고가 가능하다. 본 연구에서는 방호쉴드 공법을 이용하여 TBM 선행 굴착 후 NATM 방식으로 발파를 수행하는 공법을 개발하였다. 이는 각 터널 공법의 단점들을 보완한 형태로 공기 및 공사비 절감, 발파 진동 및 소음 등의 저감이 기대되는 방법이다. 개발 공법의 성능을 검토하기 위하여 방호쉴드 축소 모형을 적용한 방호쉴드의 성능평가 실험을 수행하였으며, 방호쉴드 공법의 발파진동 영향 등을 분석하였다.
Abstract
Interest in building underground spaces is increasing for the creation of downtown infrastructure and efficient space utilization. A representative method of utilizing underground space is a tunnel, and in addition to road tunnels, the construction of utility tunnels such as power conduits and utility conduits is gradually increasing. The current basic tunnel construction method can be divided into NATM (New Austrian Tunnelling Method) and TBM (Tunnel Boring Machine). The NATM is a reliable method, but it is accompanied by vibration and noise due to blasting. In the case of the TBM excavation method, there are disadvantages in terms of construction period and construction cost, but it is possible to improve economic feasibility by introducing appropriate complementary methods. In this study, a blasting method was develop using the NATM after TBM pre-excavation using the protective shield method. This is a method that compensates for the disadvantages of each tunnel construction method, and is expected to reduce construction costs, blasting vibration, and noise. In order to review the performance of the developed method, an experiment was conducted to evaluate the performance of explosion-proof tube to which a protective shield scale model was applied, and the impact of blasting vibration of the protective shield method was analyzed.
초록
쉴드TBM 터널은 NATM 터널과 달리 라이닝이 세그먼트로 분절되어 있다. 따라서 라이닝에 동일 하중이 발생되어도 NATM 터널 라이닝과 쉴드TBM 터널 라이닝의 응력 분포가 다르게 발생된다. 쉴드TBM 터널에서 라이닝에 발생되는 응력을 분석하는 대표적 방법은 연결부를 고려하지 않는 강성일체법과 링간 이음 및 세그먼트 연결을 고려하는 2링 빔-스프링 모델이 있다. 본 연구는 라이닝 분절 Segmentaion을 고려한 Break-joint Mode 해석 방법이지만 세그먼트 라이닝 연결부의 구조적 역할을 고려하지 않고 마찰력 성분인 수직강성과 전단강성 만 도입된 쉘 인터페이스 요소를 이용한 모델링을 적용하여 진동하중 발생 시 라이닝의 응력 및 변위에 대한 응답결과를 분석했다. 토압 등 정적 하중에 대해 천 정부에서 가장 큰 응력이 발생되는 강성일체법과 달리 본 연구의 해석방법에 의해 발생된 세그먼트 라이닝 응력 분포는 세그먼트 연결부가 집중된 천정부 Key 세그먼트에서 가장 작은 응력이 발생하였고 연결부를 경계로 응력의 분포가 뚜렷이 구분되었다. 그리고 정적 해석 결과는 강성일체법에 발생된 라이닝 응력이 본 연구 방법에 의해 발생된 세그먼트 라이닝의 응력에 비해 최대 7배의 큰 응력이 발생되었다. 이러한 결과는 세그먼트 연결부를 고려한 기존의 2링 빔-스프링 모델의 응력분포 양상과 일치하는 결과다. 그러나 열차 진동하중에 대한 응력값은 Break-joint Mode로 해석한 본 연구방법의 응력이 강성일체법에 비해 더 큰 응력을 발생되었다. 이는 짧은 부재들의 조합으로 이루어진 세그먼트 Ring이 원주방향으로 일체로 되어 부재의 길이가 상대적으로 더 긴 강성일체법 결과에 비해 더 작은 응력이 발생되는 정역학적 개념과 상이한 결과다. 진동하중에 대해 Break-joint Mode에서 세그먼트 라이닝에 응력이 더 크게 발생된 원인은 부재의 고유주기, 감쇠비 등 동역학적 요인의 차이보다는 열차 진동하중에 대해 라이닝에 발생되는 변위의 차이에 기인하는 것으로 판단되지만 이에 대한 증명은 추후의 과제로 남겨두었다. 본 연구 방법의 Break-joint Mode를 이용하면 정지상태의 열차 하중에 의해 발생되는 라이닝의 응력과 변위값을 비교하여 쉴드TBM 터널의 충격계수(DIF)를 비교적 간단하게 추정할 수 있다. 본 연구는 쉴드TBM 터널의 Segmentaion을 고려한 3차원 모델링으로 추후 지진파 등 다양한 하중조건의 검토를 통해 기존 해석방법 결과와 비교하여 모델링의 추가적 신뢰성을 확보할 필요가 있다.
Abstract
Unlike NATM tunnels, Shield TBM tunnels have split linings. Therefore, the stress distribution of the lining is different even if the lining is under the same load. Representative methods for analyzing the stress generated in lining in Shield TBM tunnels include Non-joint Mode that does not consider connections and a 2-ring beam-spring model that considers ring-to-ring joints and segment connections. This study is an analysis method by Break-joint Mode. However, we do not consider the structural role of segment lining connections. The effectiveness of the modeling is verified by analyzing behavioral characteristics against vibration loads by modeling with segment connection interfaces to which vertical stiffness and shear stiffness, which are friction components, are applied. Unlike the Non-joint mode, where the greatest stress occurs on the crown for static loads such as earth pressure, the stress distribution caused by contact between segment lining and friction stiffness produced the smallest stress in the crown key segment where segment connections were concentrated. The stress distribution was clearly distinguished based on segment connections. The results of static analysis by earth pressure, etc., produced up to seven times the stress generated in Non-joint mode compared to the stress generated by Break-joint Mode. This result is consistent with the stress distribution pattern of the 2-ring beam-spring model. However, as for the stress value for the train vibration load, the stress of Break-joint Mode was greater than that of Non-joint mode. This is a different result from the static mechanics concept that a segment ring consisting of a combination of short members is integrated in the circumferential direction, resulting in a smaller stress than Non-joint mode with a relatively longer member length.
초록
본 논문은 일본의 성능평가 제도인 NETIS의 사후평가와 점검 지원 기술 성능 카탈로그를 통해 기존 터널 스캐닝 시스템의 성능을 분석하였다. 분석을 통해 터널 스캐닝 시스템의 개선 사항과 개발 방향에 대한 시사점을 도출하였다. 일본의 신기술은 사용자 중심의 정보 제공을 우선시하여 NETIS의 사후평가와 점검 지원 기술 성능 카탈로그의 표준시험방법을 통해 다양한 터널 스캐닝 시스템의 특성을 객관적으로 비교하고 분석할 수 있다. 국내의 건설신기술은 기술인증의 공급자 중심으로 터널 스캐닝 시스템에 대한 객관적인 성능 비교는 불가능하였다. 일본의 터널 스캐닝 시스템의 핵심장치인 카메라의 제원을 비교하여 성능을 간접적으로 비교 평가하였다. 향후 터널 스캐닝 시스템 개발을 위해서는 카메라의 고해상도와 빠른 노출 성능 그리고 이에 부합되는 고휘도의 조명 장치가 요구된다. 실내에서 카메라와 조명의 성능을 분석할 수 있는 실험 환경 조성도 필요할 것으로 판단된다.
Abstract
The performance of the existing tunnel scanning system was analyzed through the post-evaluation of NETIS (New Technology Information System) and Inspection Support Technology Performance Catalog. Suggestions for improvement and developmentdirection of the tunnel scanning system were deduced. As new technology of Japan gave priority to providing user-centered information, it was possible to objectively compare and analyze the characteristics of various tunnel scan systems through post-evaluation of NETIS and standard test methods in the Inspection Support Technology Performance Catalog. Construction New Technology of Korea was centered on suppliers of technology certification, making it impossible to objectively compare the performance of tunnel scanning systems. The performance was compared and evaluated indirectly by comparing the specifications of the camera, which is a core device of Japan’s tunnel scanning system. For the future development of tunnel scanning systems, high-resolution and fast exposure performance of cameras and corresponding high-intensity lighting devices are required. For this purpose, it is necessary to make an experimental environment in which the performance of the camera and lighting can be analyzed indoors.