KR100835848B1 - 열화 콘크리트 및 시공 중 숏크리트의 강도 분석방법 - Google Patents
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Abstract
콘크리트 구조물의 장기적인 유지관리를 수행함에 있어서는 콘크리트 부재의 구조적 건전성을 파악하기 위해 부재에 직접적으로 코아 채취를 실시한 후, 이를 실내 시험실로 운반하여 직접 일축압축강도를 측정하고 있다.
그러나 코아 채취를 실시하는 경우에는 콘크리트 부재를 국부적으로 파취하게 됨으로 해당 부위에 구조적 취약부가 발생될 뿐만 아니라 코아 채취 후 별도로 콘크리트 충전을 실시하여야 한다.
그러나 이러한 기존 방법은 콘크리트 부재가 건전하지 못하여 코어 채취를 실시할 수 없는 경우, 코어 채취를 실시하더라도 코어 위치에 따라 열화정도가 다른 경우, 그리고 일정한 크기의 코어를 채취함으로써 부재의 안정성에 유해한 영향이 예상되는 경우에는 적용하기가 어려우며, 또한 채취 개소도 한정적인 단점이 있다.
뿐만 아니라, 시공현장에서 타설하는 숏크리트는 시간의 경과와 더불어 그 강도특성이 변화하게 되는데, 경우에 따라서는 이에 대한 신속한 판단이 요구되기도 한다.
본 발명이 의도하는 목적은, 현장 콘크리트 부재에 대하여 직접 코어채취를 실시하여 압축강도시험을 수행하지 않더라도, 높은 신뢰도로 신속하게 현장에서 압축강도를 파악함은 물론 화재 등에 의해 열화가 심하게 진행된 상태에서 코어채취를 실시할 수 없는 경우나 시공현장에서 시간의 경과와 더불어 압축강도가 변화하 는 숏크리트에 대해서도 활용가능하다.
이를 위하여 본 발명은 크게 다음의 두 가지 단계로 구성된다.
우선 현장에서 콘크리트 부재(또는 숏크리트)에 대해 각종 자료를 획득하는 "현장계측 시스템" 단계가 선행된다.
뒤이어 기존에 저장 및 계측되어 있는 자료를 데이터베이스화하고 분류 및 분석하여 현장계측 시스템에서 전달되어진 자료를 활용하여 상관관계식을 도출하고 콘크리트(또는 숏크리트)의 압축강도를 추정하는 "데이터베이스 시스템" 단계로 수행된다.
콘크리트 압축강도, 열화 콘크리트, 숏크리트, 유지관리
Description
도 1은 본 발명이 구현되는 분석방법의 전체적인 흐름을 나타낸 순서도
도 2는 본 발명에서 "현장계측 시스템" 절차도
도 3은 본 발명에서 "데이터베이스 시스템" 절차도
본 발명은 각종 콘크리트 구조물의 장기적 유지관리를 위한 콘크리트 부재의 강도 측정에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트 구조물의 준공 후 공용기간 중에 구조물의 기능을 원활히 수행하기 위하여 실시하는 유지관리와 관련된 각종 점검 및 진단업무를 수행함에 있어서, 콘크리트 부재의 열화정도 및 강도 변화를 파악하기 위하여 실시하는 콘크리트의 압축강도 추정방법에 관한 것이다.
특히 콘크리트의 열화 정도가 심하여 코아 채취에 의한 강도측정이 불가능한 경우나 시공현장에서 시간의 경과와 더불어 압축강도가 변화하는 숏크리트에 대해서도 기존 계측자료를 활용하여 압축강도를 추정하는 방법을 포함하고 있다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 사용연수 증가에 따른 콘크리트 자체의 노후화와 콘크리트 구조물 주변 환경의 변화로 인해 콘크리트 구조체의 열화가 장기적으로 진행된다.
이러한 장기적 관점에서 구조물의 유지관리 업무를 수행하기 위해 현재 국내에서는 각종 점검 및 정밀안전진단을 특별법으로 규정하여 정기적으로 수행토록 하고 있다.
일반적으로 점검 및 진단업무는 약 250 ~ 500m 간격으로 코아 채취를 실시하여 콘크리트 압축강도를 측정토록 규정하고 있다.
그러나 코아를 채취하는 경우에는 국부적으로 파취되기 때문에 경우에 따라서는 콘크리트 구조물에 구조적 취약부가 될 수 있으며 코아 채취 후 콘크리트로 재충전하여야 하기 때문에 현장시험에 소요되는 시간이 길고 시험개소를 선정함에 있어서도 한정적일 수밖에 없다.
또한 채취된 시료를 실내 시험실까지 운반하여 압축강도를 측정하여야 하기 때문에 부재 강도를 판단하기에는 추가의 시간이 소요된다.
이와 더불어 현재 콘크리트의 강도를 추정하는 각종 비파괴 시험법이 개발되어 있으나 대부분 표면처리를 선행조건으로 요구하고 있으며, 현장의 일축압축강도에 대한 자료를 활용한 것보다 장비개발 초기의 실내에서 수행한 실험결과를 토대로 강도를 추정하고 있는 실정이기 때문에 새로운 계측 데이터에 대한 추가와 추정 방법에 대한 갱신이 이루어지지 않고 있는 실정이다.
또한 화재와 같은 인위적인 재해는 콘크리트 부재의 열화를 가중시켜 짧은 시간에 열화가 급속하게 진행되어 구조물의 안전을 위협할 수 있기 때문에 신속한 부재 강도평가가 필요하다.
일반적으로 콘크리트 부재가 화재사고 등으로 인해 급격하게 고온에 도달하게 되면 콘크리트의 강도가 급속히 소실되며 콘크리트 표면에는 탈락 등이 발생하게 되어 코아 채취에 의한 강도 측정이 불가능해진다.
또한 비록 코아 시편을 채취한다고 하더라도 채취된 시료의 위치별로 손상 정도가 달라, 일정한 길이로 잘라서 강도시험을 실시하는 경우에는 시험결과를 그대로 부재의 강도로 활용하기는 곤란한 실정이다.
특히, 부재의 손상정도가 심한 경우에는 즉각적인 분석 및 판단에 의해 신속한 보수 및 보강을 실시하여야 하지만 이에 대한 대처방안이 미흡하거나, 적절한 보수시기를 놓쳐 보수비 및 보수효과 측면에서도 불리한 결과를 초래하게 되는 단점도 있다.
이와 더불어 시공현장에서 타설하는 숏크리트는 시간의 경과와 더불어 압축강도 특성이 변화하게 되는데, 지반의 변상이 발생하는 특수한 경우 등에는 해당시점에서의 숏크리트의 강도 평가가 요구되기도 한다.
상기한 문제점을 해소하기 위해 본 발명은, 기존의 계측자료(재하하중 및 비 트 회전력, 코아 또는 드릴 크기, 근입 깊이, 압축강도 등)를 데이터베이스화하여 그 상관관계를 다양한 방법의 분석 툴(tool)을 활용하여 가장 신뢰도가 높은 추정식을 선정 또는 유도하고, 새로운 계측현장에서 코어링 또는 드릴링 작업을 실시할 때, 실내에서 압축강도시험을 실시하지 않더라도 계측자료를 곧바로 분석하여 현장에서 콘크리트 및 시공 중 숏크리트의 압축강도를 추정하는 방법을 제공한다.
따라서 현장의 여건을 고려하여, 반드시 코아를 채취할 필요가 없거나 또는 콘크리트의 열화정도가 심하여 코아 채취가 불가능한 곳 뿐만 아니라 휴대용 코아링 기계를 이용하여 일정깊이에 도달한 후 코아링 작업을 중단하고 현장계측 작업을 끝낼 수도 있으며 코어링 장비가 아닌 드릴링 장비만으로도 계측자료를 획득할 수 있다.
또한 코어채취를 하지 않게 됨으로써 동일한 시간에 더 많은 곳에서의 강도분석이 가능하기 때문에 데이터베이스를 지속적으로 보완하여 신뢰도를 높여 나갈 수 있게 된다.
데이터베이스 시스템을 더욱 더 활용하게 되면, 코어 또는 드릴의 크기, 회전력과의 상관관계를 활용할 수 있게 되어, 결과적으로, 코어의 직경을 줄여 휴대하기 편리할 뿐만 아니라 코어링 작업이 아닌 드릴링 작업에 의해 계측데이터를 획득하는 경우에는 구조물에 미치는 영향을 더욱 경감시킬 수 있게 된다.
물론 코아링을 실시하고 난 후 실내에서 압축강도시험을 실시하여 기존 데이터베이스를 새롭게 갱신하여 추정식에 대한 신뢰도를 높여 나갈 수도 있게 된다.
이러한 것들이 작업현장에서 신속하게 이루어질 수 있도록 휴대용 코아링 기 계 또는 휴대용 드릴링 기계와 함께 일체화시켜, 근입 깊이별로 해당위치에서의 압축강도를 실시간으로 파악할 수 있도록 하여 즉각적인 분석 및 판단을 할 수 있게 된다.
본 발명 열화 콘크리트 및 시공 중 숏크리트의 강도 분석방법의 구성을 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
코어링 또는 드릴링 작업 중 일정조건 하에서 재하하중, 비트 회전력, 코아 크기 또는 드릴 크기, 근입 깊이 등을 측정하는 현장계측 작업단계;
측정 자료를 작업조건별로 분류 및 저장하여 데이터베이스화하는 단계;
기존의 데이터베이스의 자료를 활용하여, 입력된 계측자료와 비교 검토하는 단계;
입력된 자료, 실내 압축강도시험 결과, 기존의 데이터베이스 자료 등을 활용하여 압축강도 추정식의 신뢰도를 향상시키는 데이터베이스 갱신 단계;
그리고 구축된 데이터베이스로부터 선정된 추정식을 이용하여 일축압축강도를 추정하고 그 결과를 출력하는 단계로 이루어진다.
본 발명을 통하여 현장에서 코어채취가 불가능하거나, 코어채취를 실시하지 않고서도 코아링 또는 드릴링만으로 획득된 자료를 활용하여, 해당 부재의 압축강도를 현장에서 실시간으로 파악할 수 있으므로, 구조물의 장기적 유지관리 측면에서 구조물의 상태에 대한 신속한 분석 및 평가가 가능하게 된다.
첨부된 도면에 의거 하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 구현되는 분석 방법의 전체적인 흐름을 나타낸 순서도로서 구성은 크게 휴대용 코아링 기계 또는 드릴링 기계를 활용하여 현장에서 계측데이터를 수집하는 "현장계측 시스템"과, 기존 자료를 분석/검토하여 일축압축강도를 추정하는 "데이터베이스 시스템"으로 구성되어 있다.
"현장계측 시스템"에서는 도면에서 참조되는 바와 같이 일정재하하중 또는 일정회전력(torque) 하에서의 재하하중, 비트 회전력, 코아 또는 드릴 크기, 근입 깊이 등을 측정하여 저장한다.
"데이터베이스 시스템"에서는 "현장계측 시스템"에서 측정한 계측자료를 데이터베이스에 분류 및 저장하고, 기존 데이터베이스 자료와 함께 비교/검토하여 압축강도를 추정하기 위한 가장 신뢰도가 높은 추정식을 선정 또는 유도하게 된다.
이어서 콘크리트 및 숏크리트 압축강도를 추정하고 추정치를 출력하게 된다.
한편 콘크리트 또는 숏크리트의 압축강도를 추정하고 추정치를 출력하는 것이므로 설명의 편의상 콘크리트라는 용어만을 사용한다 해도 숏크리트를 포함하는 것으로 한다.
그리고 새롭게 계측된 데이터와 만약 코아 채취로 일축압축강도시험을 실시하였다면 실험결과를 기존의 데이터베이스에 갱신하여 데이터베이스의 신뢰성을 향상시킨다.
추가된 일축압축강도 결과는 다음의 현장 계측시부터 갱신된 데이터베이스를 활용하여 신뢰성이 향상된 압축강도 추정에 활용된다.
콘크리트 부재에 대한 현장계측을 실시하고 데이터를 취득하는 "현장계측 시스템" 과정은 도 2에서 보는 바와 같다.
이 도면을 참조하여 "현장계측 시스템"을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
(ㄱ) 휴대용 코어링 기계 또는 휴대용 드릴링 기계를 사용하여 현장계측작업을 실시하기 위하여 먼저, 계측데이터인 재하하중 또는 비트 회전력, 코아 크기 또는 드릴 크기, 근입깊이 등의 변수를 초기화 시키는 단계(100);
(ㄴ) 현장 여건 및 콘크리트(또는 숏크리트) 상태를 고려하여 코어링 또는 드릴링 작업을 수행하기 위한 일정 재하하중 또는 비트 회전력, 코어 크기 또는 드릴 크기를 설정하는 단계(110);
(ㄷ) 설정된 조건하에서 콘크리트 부재(또는 숏크리트)에 대한 현장계측 업무인 코어링 또는 드릴링 작업을 실시하는 단계(120);
(ㄹ) 코어링 또는 드릴링 작업을 실시하면서, 동시에 각종 데이터(즉, 재하하중, 비트 회전력, 코아 크기 또는 드릴 크기, 근입깊이 등)을 측정하는 단계(130);
(ㅁ) (110)에서 설정된 재하하중 또는 비트 회전력의 적정성 여부를 판단하는 단계(140);
(ㅂ) 설정된 근입깊이에 도달하였는지의 여부를 판단하는 단계(150);
(ㅅ) 측정 자료를 저장하는 단계(160)로 이루어진다.
현장의 작업 여건 및 콘크리트 부재 또는 숏크리트의 상태를 고려하여 해당 부재에 대한 일정 재하하중 또는 비트 회전력, 코아 크기 또는 드릴 크기를 설정하는 단계(110)에서는 콘크리트 또는 숏크리트의 중요도 및 상태, 배근된 철근의 위치, 콘크리트 열화정도 등을 종합적으로 검토하여 코어링 또는 드릴링 작업 조건을 결정하도록 한다.
설정된 재하하중 또는 비트 회전력의 적정여부를 판단하는 단계(140)에서는 코어링 또는 드릴링 작업, 계측데이터의 확보가 원활하지 못한 경우에 재하하중 또는 비트 회전력을 재설정하는 단계(110)를 수행하고, 설정된 재하하중 또는 비트 회전력이 적정하여 코어링 또는 드릴링 작업이 원활하게 진행되는 경우에는, 설정된 근입깊이에 도달하였는지의 여부를 판단하는 단계(150)를 수행한다.
설정된 근입깊이에 도달하였는지의 여부를 판단하는 단계(150)에서 비트가 설정된 근입 깊이에 도달하지 못한 경우에는 앞서 설정된 조건하에서 코어링 또는 드릴링 작업을 계속 진행하는 단계(120)를 수행하고, 설정된 근입 깊이에 도달한 경우에는 측정 자료를 저장하는 단계(160)를 수행한다.
상기와 같이 저장된 현장 계측자료를 활용하여 콘크리트 또는 숏크리트의 압축강도를 추정하는 절차는 도 3에서 보는 바와 같이
(ㄱ) 현장계측 자료인 재하하중, 비트 회전력, 코아 크기 또는 드릴 크기, 근입 깊이 등과 같은 측정 자료를 입력하는 단계(200);
(ㄴ) 입력된 측정 자료를 저장하여 데이터베이스를 구축하는 단계(210);
(ㄷ) 코어링 또는 드릴링 작업 조건별로 데이터베이스를 분류하고, 새롭게 추가된 정보를 토대로 기존의 데이터베이스를 갱신하는 단계(220);
(ㄹ) 계측된 자료와 콘크리트 또는 숏크리트 강도간의 상관관계를 회귀분석이나 인공신경망기법 등의 다양한 통계분석 툴을 통하여 분석하고 관계식을 산정하는 단계(230);
(ㅁ) 분류된 자료와 일치하는 상관관계식이 존재하는지의 여부를 판단하는 단계(240);
(ㅂ) 상관관계식을 통하여 콘크리트 또는 숏크리트의 압축강도를 추정하는 단계(250);
(ㅅ) 해당 부재에 대하여 실내 일축압축강도시험을 실시한 결과가 있는지 여부를 판단하고 시험결과가 있는 경우에는 데이터베이스를 새롭게 갱신하는 단계(260);
(ㅇ) 추정된 압축강도를 신뢰도 및 오차범위와 함께 출력하는 단계(270)로 이루어진다.
현장에서 계측된 자료를 이용하여 현장에서 곧바로 압축강도를 추정할 수 있는 상관관계식이 존재하는지의 여부를 판단하는 단계(240)에서는 상관관계식이 존재하지 않은 경우에는 새로운 측정 자료군(群)에 대하여 상관관계식을 새롭게 산정하는 단계(230)를 수행하고, 분류된 자료와 일치하는 상관관계식이 존재하는 경우에는 곧바로 압축강도를 추정하는 단계(250)을 수행한다.
압축강도시험을 실시하였는지의 여부를 판단하는 단계(260)에서는 코아링 또는 드릴링 작업에 의한 현장계측과 일축압축시험이 동시에 이루어지지는 않으나, 일축압축시험 결과가 나중에라도 확보되는 경우에는 데이터 및 추정식의 신뢰성을 한 단계 높일 수 있게 된다,
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 콘크리트 부재 또는 숏크리트에 대한 코어 비트 또는 드릴 비트의 관입저항을 측정함으로서 기존에 행해졌던 코어 채취 후 실내에서 일축압축강도시험을 실제적으로 수행하지 않고서도 콘크리트의 압축강도에 대한 신뢰성 높은 추정치를 획득할 수 있게 된다.
특히, 유지관리 측면에서 콘크리트의 열화가 심각한 경우에도 동일한 방법을 적용하여 코어링 또는 드릴링 작업을 실시하는 작업 현장에서 신속하게 콘크리트 부재의 압축강도를 판단할 수 있게 되어 콘크리트 구조물의 안정성 확보에 신속한 대응이 가능해 진다.
뿐만 아니라 시공현장에서 시간의 경과와 더불어 압축강도가 변화하게 되는 숏크리트에 대해서도 압축강도 판단에 신속하게 활용될 수 있다.
Claims (3)
- 삭제
- (ㄱ) 초기 계측데이터인 재하하중 및 비트 회전력, 코아 크기 또는 드릴 크기, 근입깊이의 변수를 초기화 시키는 단계(100);(ㄴ) 현장 여건과 콘크리트 및 숏크리트의 상태를 고려하여 코어링 또는 드릴링 작업을 수행하기 위한 일정재하 하중 또는 비트 회전력, 코어 크기 또는 드릴 크기를 설정하는 단계(110);(ㄷ) 설정된 조건하에서 콘크리트 부재 및 숏크리트에 대한 현장계측 업무인 코어링 또는 드릴링 작업을 실시하는 단계(120);(ㄹ) 코어링 또는 드릴링 작업을 실시하면서 재하하중, 비트 회전력, 코아 크기 또는 드릴 크기, 근입깊이의 각종 데이터를 측정하는 단계(130);(ㅁ) (110)에서 설정된 재하하중 또는 비트 회전력의 적정성 여부를 판단하는 단계(140);(ㅂ) 설정된 근입깊이에 도달하였는지의 여부를 판단하는 단계(150);(ㅅ) 측정 자료를 저장하는 단계(160)로 이루어지는 현장계측작업을 특징으로 하는 열화 콘크리트 및 시공 중 숏크리트의 강도 분석방법
- (ㄱ) 재하하중, 비트 회전력, 코아 크기 또는 드릴 크기, 근입 깊이의 현장 측정 자료를 입력하는 단계(200);(ㄴ) 입력된 측정 자료를 저장하여 데이터베이스를 구축하는 단계(210);(ㄷ) 작업 조건별로 데이터베이스를 분류하고, 새롭게 추가된 정보를 토대로 기존의 데이터베이스를 갱신하는 단계(220);(ㄹ) 계측된 자료와 콘크리트 및 숏크리트 강도간의 상관관계를 회귀분석이나 인공신경망기법의 다양한 통계분석 툴을 통하여 분석하고 관계식을 산정하는 단계(230);(ㅁ) 분류된 자료와 일치하는 상관관계식이 존재하는지의 여부를 판단하는 단계(240);(ㅂ) 상관관계식을 통하여 콘크리트 및 숏크리트의 압축강도를 추정하는 단계(250);(ㅅ) 해당 부재에 대하여 실내 일축압축강도시험을 실시한 결과가 있는지 여부를 판단하고 시험결과가 있는 경우에는 데이터베이스를 새롭게 갱신하는 단계(260);(ㅇ) 추정된 압축강도를 신뢰도 및 오차범위와 함께 출력하는 단계(270)로 이루어진 각종 계측데이터를 데이터 베이스화함을 특징으로 하는 열화 콘크리트 및 시공 중 숏크리트의 강도 분석방법
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|---|---|---|---|
| KR1020060035389A KR100835848B1 (ko) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | 열화 콘크리트 및 시공 중 숏크리트의 강도 분석방법 |
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Publications (2)
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| KR20070103601A KR20070103601A (ko) | 2007-10-24 |
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ID=38817906
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| KR1020060035389A KR100835848B1 (ko) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | 열화 콘크리트 및 시공 중 숏크리트의 강도 분석방법 |
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| KR (1) | KR100835848B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10495625B2 (en) | 2014-12-19 | 2019-12-03 | Korea Institute Of Civil Engineering And Building Technology | System for predicting residual service life of fire-damaged concrete structures and method for the same |
Families Citing this family (1)
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| KR102256243B1 (ko) * | 2020-12-21 | 2021-05-27 | 한국건설기술연구원 | 딥러닝 기반 콘크리트 구조물의 열화 평가 시스템 |
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| JPH10293091A (ja) | 1997-04-18 | 1998-11-04 | Yasuo Tanigawa | コンクリートの強度推定方法 |
| KR20030032748A (ko) * | 2001-10-19 | 2003-04-26 | 한국전력공사 | 콘크리트 공칭인장강도의 직접측정방법 및 장치 |
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| JP2005308561A (ja) | 2004-04-22 | 2005-11-04 | Taisei Corp | 構造体コンクリート強度の推定方法および推定用データベース |
-
2006
- 2006-04-19 KR KR1020060035389A patent/KR100835848B1/ko active IP Right Grant
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| KR20070103601A (ko) | 2007-10-24 |
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