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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박완신
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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현재 철근콘크리트 변전소 구조물은 열화 문제가 자주 발생하고 대부분의 구조물이 시간이 경과함에 따라 노후화 되면서 지속적인 유지보수를 통해 구조물의 내구수명을 연장시키고 있는 실정이다. 그러나 일반 건축구조물의 내구수명 및 내구성 설계에 대한 연구는 다수 수행되고 있지만, 변전소 구조물의 내구성 설계 기준의 부재로 신규 건설되는 변전소의 내구성 설계가 정량적으로 이루어지지 못하고 있으며 노후화된 변전소의 유지보수 또한 합리적이고 효율적으로 이루어지지 못하고 있다.
본 연구에서는 철근콘크리트 변전소 구조물의 목표내구수명을 제시하고 이에 따른 내구성 설계 방안을 확보하여 변전소 구조물의 합리적이고 효율적인 내구성 설계가 가능하게 하며, 구조물의 내구성 향상 및 장수명화에 대한 사회적 인식을 제고시키고자 하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
현행 철근콘크리트 구조물의 기준내용연수는 50년으로 설정하고 있으며, 일정범위(±25%) 내에서 조정하여 최소 37.5년에서 최대 62.5년까지 조정할 수 있다. 또한 건축물의 내구성 등급에 따른 목표내구수명은 1등급부터 3등까지 100, 65, 30년으로 설정하고 있다. 따라서 건물의 기준내용연수, 건물의 내구성 등급에 따른 목표내구수명, 해외 목표내구수명 기준 및 철근콘크리트 변전소 구조물의 중요성을 고려하여 목표내구수명을 65년으로 설정하는 것이 적절하다고 판단하였다.
구조물단계에서의 염해를 고려하여 설계피복두께를 산정한 결과, 시멘트만을 사용한 콘크리트에 비해 플라이애시 및 고로슬래그를 사용한 콘크리트가 피복두께 값이 작게 산정되었으며, 염해 환경에 노출된 변전소의 경우 경제적이고 효율적인 설계를 위해서는 플라이애시 및 고로슬래그를 사용하는 것이 적절하다고 판단된다.
구조물단계에서 염해 및 탄산화를 고려하여 설계피복두께를 산정한 결과 물결합재비 0.40, 0.45, 0.50을 각각 적용했을 때, 염해 환경을 고려하여 산정한 최대 피복두께 값이 탄산화 환경을 고려하여 산정한 최대 피복두께 값에 비해 각각 5.3, 2.9, 2.2배 크게 나타났다. 따라서 과대 설계를 방지하기 위해서는 변전소 구조물이 위치하는 노출환경을 면밀히 조사 후 노출 환경에 적합한 내구성 설계를 수행하는 것이 바람직하다고 판단된다.
목표내구수명을 65년으로 설정한 변전소 구조물의 염해 환경에 대한 내구성 설계를 수행한 결과, 설계피복두께가 최소 38.65mm에서 최대 75.78mm까지 산정되었으며, 탄산화 환경을 고려하여 내구성 설계를 수행한 결과, 설계피복두께가 최소 10.40mm에서 최대 49.52mm로 산정되었다. 현행 규준에서는 구조물의 최소 피복두께를 최소 10mm에서 수중 타설 콘크리트 구조물의 경우 최대 100mm까지 요구하고 있어 본 연구에서 내구성 설계를 수행하여 산정된 설계피복두께 값이 실제 현장에 적용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 철근콘크리트 변전소 구조물의 목표내구수명을 제시하고 이에 따른 내구성 설계 방안을 확보하여 변전소 구조물의 합리적이고 효율적인 내구성 설계가 가능하게 하며, 구조물의 내구성 향상 및 장수명화에 대한 사회적 인식을 제고시키고자 하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
현행 철근콘크리트 구조물의 기준내용연수는 50년으로 설정하고 있으며, 일정범위(±25%) 내에서 조정하여 최소 37.5년에서 최대 62.5년까지 조정할 수 있다. 또한 건축물의 내구성 등급에 따른 목표내구수명은 1등급부터 3등까지 100, 65, 30년으로 설정하고 있다. 따라서 건물의 기준내용연수, 건물의 내구성 등급에 따른 목표내구수명, 해외 목표내구수명 기준 및 철근콘크리트 변전소 구조물의 중요성을 고려하여 목표내구수명을 65년으로 설정하는 것이 적절하다고 판단하였다.
구조물단계에서의 염해를 고려하여 설계피복두께를 산정한 결과, 시멘트만을 사용한 콘크리트에 비해 플라이애시 및 고로슬래그를 사용한 콘크리트가 피복두께 값이 작게 산정되었으며, 염해 환경에 노출된 변전소의 경우 경제적이고 효율적인 설계를 위해서는 플라이애시 및 고로슬래그를 사용하는 것이 적절하다고 판단된다.
구조물단계에서 염해 및 탄산화를 고려하여 설계피복두께를 산정한 결과 물결합재비 0.40, 0.45, 0.50을 각각 적용했을 때, 염해 환경을 고려하여 산정한 최대 피복두께 값이 탄산화 환경을 고려하여 산정한 최대 피복두께 값에 비해 각각 5.3, 2.9, 2.2배 크게 나타났다. 따라서 과대 설계를 방지하기 위해서는 변전소 구조물이 위치하는 노출환경을 면밀히 조사 후 노출 환경에 적합한 내구성 설계를 수행하는 것이 바람직하다고 판단된다.
목표내구수명을 65년으로 설정한 변전소 구조물의 염해 환경에 대한 내구성 설계를 수행한 결과, 설계피복두께가 최소 38.65mm에서 최대 75.78mm까지 산정되었으며, 탄산화 환경을 고려하여 내구성 설계를 수행한 결과, 설계피복두께가 최소 10.40mm에서 최대 49.52mm로 산정되었다. 현행 규준에서는 구조물의 최소 피복두께를 최소 10mm에서 수중 타설 콘크리트 구조물의 경우 최대 100mm까지 요구하고 있어 본 연구에서 내구성 설계를 수행하여 산정된 설계피복두께 값이 실제 현장에 적용이 가능할 것으로 판단된다.
목차
목 차List of Tables ⅣList of Figure Ⅵ국 문 초 록 Ⅶ제1장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구동향 31.2.1 염해 및 탄산화에 대한 철근 콘크리트 구조물의 열화 31.2.2 철근콘크리트 구조물의 내구성 설계 41.3 연구내용 및 범위 9제2장 이론적 배경 102.1 변전소 구조물의 목표내구수명 102.1.1 콘크리트의 사용연한과 목표내구수명 102.1.2 해외 철근콘크리트 구조물의 목표내구수명 132.1.3 국내 철근콘크리트 구조물의 목표내구수명 162.2 변전소 구조물의 재료 182.2.1 일반사항 182.2.2 시멘트 192.2.3 물 192.2.4 잔골재 202.2.5 굵은 골재 202.2.6 혼화재료 202.3 요구성능 및 성능 검증 절차 222.3.1 요구성능의 제시 222.3.2 배합의 검증 232.3.3 현장검증 232.4 변전소 구조물의 내구성 설계 262.4.1 내구성 설계 기준 262.4.2 내구성 허용 기준 30제3장 배합단계에서의 내구성 평가 333.1 일반사항 333.1.1 배합단계에서의 내구성 평가 원칙 333.1.2 환경계수와 내구성 감소계수 343.2 염화물이온의 확산계수 363.3 탄산화 속도계수 393.4 변전소 구조물의 배합단계에서의 내구성 설계 예제 413.4.1 염화물이온의 확산계수에 대한 내구성 설계 예제 413.4.2 탄산화 속도계수에 대한 내구성 설계 예제 44제4장 구조물 단계에서의 내구성 평가 474.1 일반사항 474.1.1 내구성 평가원칙 494.1.2 환경계수의 내구성 감소계수 504.2 염해에 대한 내구성 평가 514.2.2 염해 환경 설정 514.2.2 철근부식 임계염화물이온 농도 설정 524.2.1 염화물이온의 농도 524.3 탄산화에 대한 내구성 평가 554.4 변전소 구조물의 구조물단계에서의 내구성 설계 예제 584.4.1 염화물이온농도에 대한 내구성 설계 예제 584.4.2 탄산화 깊이에 대한 내구성 설계 예제 654.4.3 동결융해에 대한 내구성 설계 예제 74제5장 결론 77참 고 문 헌 79ABSTRACT 83
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