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Ⅰ. 개 요

1. 혼화재료는 시멘트, 골재, 물 이외의 재료로서 혼합할 때 필요에 따라 콘크리트의 한 성분으로 더 넣는 재료로서 혼화재와 혼화제로 구분한다.

2. 이중 혼화재는 사용량이 비교적 많아 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합계산에 관계되는 것이고 혼화제는 사용량이 적어 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합계산에서 무시되는 것이다.

3. 혼화재로는 플라이애쉬(Fly-Ash), 고로슬래그, 팽창재가 혼화제로는 AE제, 감수제, 유동화제, 지연제, 고성능 감수제, AE감수제 등이 있다.

Ⅱ. 혼화재(混和材)

1. 혼화재란

혼화재료중 사용량이 비교적 많아 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합계산에 관계되는 것을 말한다.

2. 혼화재의 용도별 분류

1) 포졸란 작용이 있는 것 : 플라이 애쉬, 규조토, 화산회, 규산백토

2) 주로 잠재수경성이 있는 것 : 고로슬래그미분말

3) 경화과정에서 팽창을 일으키는 것 : 팽창재

4) 오토클래이브양생에 의하여 고강도를 나타내게 하는 것 : 규산질 미분말

5) 착색시키는 것 : 착색재(着色材)

6) 기타 : 고강도용 혼화재, 포리마, 증량재(增量材) 등

3. 혼화재의 특성

1) Fly Ash(플라이애쉬)

① 콘크리트의 워커빌리티 개선으로 단위수량 감소

② 수화열로 인한 온도상승 작고 수축 감소

③ 수밀성과 화학적 침식에 의한 내구성 개선

④ 알카리 골재반응 억제 및 장기강도 개선

2) 팽창재

① 콘크리트의 건조수축이나 경화수축등에 기인하는 균열발생 저감

② 화학적 프리스트레스 도입으로 균열에 대한 내력 향상

3) 고로슬래그 분말

① 콘크리트의 장기강도 증진

② 수화열 발생속도 저감

③ 화학적 저항성 개선과 알카리골재 반응 억제

Ⅲ. 혼화제(混和劑)

1. 혼화제란

혼화재료중 사용량이 비교적 적어 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합계산에서 무시되는 것이다.

2. 혼화제의 용도별 분류

1) 워커빌리티와 내동해성을 개선시키는 것 : AE제, AE감수제

2) 워커빌리티를 향상시켜 소요의 단위수량이나 단위시멘트량을 감소시키는 것 : 감수제, AE감수제

3) 배합이나 경화후의 품질을 변치 않도록 하고, 유동성을 대폭으로 개선시키는 것 : 유동화제(流動化濟)

4) 큰 감수효과로 강도를 크게 높이는 것 : 고성능 감수제

5) 응결, 경화시간을 조절하는 것 : 촉진제, 지연제, 급결제, 초지연제

6) 방수효과를 나타내는 것 : 방수제

7) 기포의 작용에 의해 충전성을 개선하거나 중량을 조절하는 것 : 기포제, 발포제

8) 염화물에 의한 철근의 부식을 억제 시키는 것 : 방청제

9) 유동성을 개선하고, 적당한 팽창성을 주어 충전성과 강도를 개선하는 것 : 프리팩트콘크리트용 혼화제, 고강도프리팩트콘크리트용 혼화제, 공극충전모르터용 혼화제

10) 소요의 단위수량을 현저히 감소시켜 내동해성을 개선시키는 것 : 고성능AE감수제

11) 점성을 증대시켜 수중에서의 재료 분리를 억제시키는 것 : 수중 불분리성 혼화제

12) 응집작용에 의해 재료분리를 억제시키는 것 : 수중콘크리트용 혼화제, 펌프압송조제

13) 기타 : 보수제, 방동제, 건조수축 저감제, 수화열 억제제, 분진방지제 등

3. 혼화제의 특성

1) AE제, 감수제, AE감수제, 고성능 감수제

① 콘크리트의 워커빌리티가 개선

② 단위수량이 감소

③ 내동해성이 향상

④ 수밀성이 개선

2) 유동화제

① 콘크리트의 단위수량을 증가시키지 않고 콘크리트의 유동성 증대

② 콘크리트의 펌핑성 증대

③ 수중콘크리트나 연속자중벽등의 시공성 증대

3) 수중 불분리성 혼화제

① 유동성이나 충전성 개선 목적으로 고성능 감수제나 유동화제 병용

② 수중에서도 분리가 잘 안되는 성질

4) 철근콘크리트용 방청제

① 철근 부식 억제

② 부동태 피막형성형 방청제, 침전 피막형성 방청제, 흡착 피막 형성형 방청제

Ⅳ. 혼화재료 사용시 주의사항

1. KS규정 품질규격에 의한 양질의 재료 사용

2. 적정량의 혼화재료 사용 →계량오차 유발 방지

3. 장기간 저장한 혼화재료나 이상이 인정된 혼화제는 사용전에 시험하여 성능을 확인한다.

Ⅴ. 혼화재료의 저장

1. 혼화재의 저장

1) 방습적인 사일로나 창고등에 품종별로 구분 저장

2) 입하의 순서대로 사용한다.

3) 장기저장 혼화재는 사용전 시험품질 확인

4) 혼화재는 날리지 않도록 취급에 유의

2. 혼화제의 저장

1) 먼지, 기타 이물질 혼입되지 않도록 저장

2) 장기간 저장 혼화제나 이상이 인정된 혼화제는 사용전 성능시험 확인후 사용

Ⅰ. 개 요

1. 도로교에 일반적으로 많이 사용되는 교량의 상부구조 형식에 대한분류

- 철근 콘크리트교 : SLAB교, T형교

- PC 교 : I형교, 박스거더교

- 강 교 : I형교, 박스거더교, 트러스교, 아치교, 현수교, 사장교

2. 지지조건에 따른 분류 : 단순교, 연속교, Gerber교

Ⅱ. 상부형식에 따른 분류

1. SLAB 교

가. 교량형식중 보의 높이가 가장 낮아 형하공간의 영향을 받는 곳에 적합

나. 자중이 무거워 단지간에 적용

다. 자중의 문제점을 해결한 유공 SIAB가 PC 또는 RC에서 많이 사용

라. 유공 SLAB는 단면이 Slender하고 경간장 20M까지 적용가능

2. RC T형교

가. 바닥편과 철근콘크리트보를 일체로 타설하여 합성으로 작용시키는 형식

나. 단순교일경우 경간 10-25M, 연속교의경우 20-30M 적용

다. 시공복잡하고 공사비 많이 소요

라. 과거에는 많이 사용하였으나 PC교의 출현으로 최근에는 잘 사용치 않음

3. PC I형교

가. PC로서 I형 거더를 설치하여 만든 형식

나. 형하고가 비교적 높고 경간장이 20-40M에 적용

다. 구조적으로 횡방향강성이 작으나 비교적 가벼워 가설이 용이

라. 주형 및 바닥판 시공시 동바리 없이 경제적이고 공기도 비교적 짧아 시공성 우수

마. 형하공간 제한받는 곳에 부적합

4. Plate Girder교(강 I형교)

가. 강교에서 합성거더로 많이 사용

나. 인장력에 강한 강재 + 압축력에 강한 콘크리트를 결합 이상화 시킨것

다. 가설이 쉽고 단면을 줄일수 있음

라. 부재가 얇고 가벼우므로 좌굴에 유의하여야 함.

마. 단면이 구조상 단순하여 응력상태가 복잡하지 않으며 유지관리가 용이

5. Box Girder

가. 휨강성과 비틀림강성이 크므로 장경간의 교량에 적합

나. 폐합단면으로 미관 우수

다. 최근 콘크리트 Box Girder가 많이 사용됨

라. 적용지간 : ILM 20-60m, MSS 30-60m, FCM 60-250m, PC Segment 40-100m

6. Arch 교

가. 외관이 우아하고 아름답다

나. 최적설계시 재료량을 줄일 수 있어 경제적이다

다. 수평반력이 작용되므로 기초지반이 양호한 곳이 가설

라. 도로교에서는 양단을 강결한 Tied Arch를 많이 사용

7. Rahmen 교

가. 양단을 강결한 부정정 교량

나. 단순미

다. 수평반력때문에 기초지반이 좋은 곳에 가설 바람직

라. 우각부의 집중응력에 유의해야 함.

8. 사장교(Cable Staged Bridge)

가. 주탑에서 늘어뜨린 Cable에 의해 인장지지되는 교량

나. 외관이 아릅답고 경간장 400m까지 적용 가능

다. 내풍 안전성에 유의

라. Cable의 형상에 따라 방사형, Half형(평형형), Fan형이 있음

9. 현수교

가. 바닥틀을 Hanger와 Anchor Block을 통해 Tower에서 지지하는 교량형식

나. 횡하중에 의한 모멘트에 약하므로 보강형 Truss를 사용하여 변형과 진동 방지

다. 외형이 수려하며 형하공간이 충분한 장점

라. 경간장이 40m 이상인 경우 사장교 형식보다 경제적

10. Truss 교

가. 축방향 인장대와 압축재를 조합 휨에 저항하는 구조

나. 짧고 가벼운 부재의 조합으로 구조해석이 간편

다. 연속교, Gerber교로 할 수 있다

라. 설계시는 전체의 좌굴 및 진동에 유의

Ⅲ. 지지방식에 따른 분류

1. 단순교

가. 장 점

1) 제작시공시 변형에 대한 영향이 적다

2) 단순보의 형식

3) 응력분포가 간단하며 설계가 쉽다

4) 구조역학상 부등침하에 유리

나. 단 점

1) 연속교에 비해 Girder높이가 커진다

2) 각경간의 이음부마다 신축장치가 필요

3) 사용성이 낮고 보수가 많다

4) 한 교각에 두개의 받침을 설치해야 한다.

2. 연속교

가. 장 점

1) 단면이나 Girder높이가 작아 경제적이다

2) 중간에 받침이 하나로 교각폭을 줄일 수 있다

3) 연속구조로 지진시 낙교가 작다

4) 신축장치가 적어 주행성 및 유지보수가 유리

나. 단 점

1) 중앙지점에 부모멘트에 대하여 보강해야 함

2) 지진시 교축방향에 대한 고정슈의 응력검토 필요

3) 지진이나 부등침하시 큰 응력 발생

4) 기설이나 시공시 정확하지 않으면 Girder에 불리하게 작용

3. Gerber교

가. 장 점

1) 휨 모멘트는 연속구조와 유사하게 작용하여 단순교에 비하여 경제적

2) 부등침하의 영향이 적다

나. 단 점

1) 진동이 크다

2) 힌지점에 구조적 약점

Ⅳ. 결 론

1. 강교보다 콘크리트교가 유지관리상 바람직

2. 경제성에 너무 치우치지 말고 미관을 고려한 형식선정 필요

3. 현수교, 사장교 늘어날 전망

4. 주행의 쾌적성을 고려하여 연속교나 라멘형식 검토.

*내진설계에 대한 개념만 보시면 되고, 오래전 내진설계에 대한 검토사항이니 참고만 하시기 바랍니다.

Ⅰ. 개 요

1. 지진의 안전지대로 생각해왔던 우리나라는,

- 일본 고베시 지진('95.1월)을 계기로 점차 내진설계 대한 인식이 고조되었으며,

- 최근 터키 및 대만의 지진으로(사망자수 4만5천명, 유엔추정) 지진에 대한 관심을 새롭게 하고 있다.

2. 우리나라는 1992년부터 도로교표준시방서에 내진설계편을 재정하여,

지진에 대비한 구조물설계를 시행하고 있으나,

3. 내진설계로 인한 추가공사비가 막대하게 투입되고,

한반도 지진특성이 반영되지 않은 외국의 내진설계를 여과없이 적용하고 있어,

우리나라현실과는 거리가 있다는 지적이 나오고 있다.

4. 따라서, 여기서는 현행 내진설계의 문제점 및 개선방향에 대하여 기술해 보고자 한다.

Ⅱ. 내진설계란

1. 정 의

: 내진설계란,

- 발생되는 지진하중에 의하여 구조물의 일부 부재는 손상을 입을 수 있으나,

- 지진발생후에도 구조물이 정상적인 기능을 유지할 수 있도록,

전체적으로 붕괴될 확률이 매주 낮도록 설계하는 것.

2. 내진설계의 기본원칙

가. 소규모의 지진 발생시 구조물 부재가 탄성 영역내에서 저항하여 심각한 손상을 받지 않아야 하며,

나. 비교적 큰 규모의 지진시 교량의 전부 또는 일부가 붕괴되어서는 안된다.

3. 지진피해 유형

1) 상판의 연단거리 부족으로 인한 탈락 및 붕괴

2) 연결부의 붕괴

3) 교대, 교각의 상대적 변위에 의한 붕괴

4) 휨강도에 비해 상대적으로 작은 전단 강도에 의한 기둥의 좌굴

5) 휨강도 및 유연성 부족으로 인한 파괴 등으로 나눌 수 있다.

Ⅲ. 현행 설계적용 현황

1. 지역구분

: 지진발생 빈도 및 규모에 따라, 1등급 지역, 2등급지역으로 구분

2. 지역구분에 따른 지진가속도계수

: 각각 0.07g와 0.14g로 나누어 적용

3. 해석 방법

1) 2등급교와 단경간교 : 사하중의 20%를 수평력으로 산정

2) 1등급교 및 연속경간교

- 단일모드 스펙트럼에 의한 해석 방법을 원칙으로 하고,

- 다중모드 스펙트럼 등 정밀해석 시행

3) 연속 경간장이 200m 넘는 큰 교량

- 납보강 탄성받침, 기초분리장치 등 면진장치 사용

5. 소성힌지 영역

: 심부구속철근을 띠철근 또는 격자망 형태의 Cross tie를 사용하여 설계

Ⅳ. 현행 설계의 문제점

1. 정책상 문제점

가. 내진설계로 인한 막대한 추가공사비 소요

ex) ‘99년 한국도로공사의 조사에 의하며,

- '95년이후 설계한 교량(1,600여개)의 공사비는 10조원 정도이며,

- 이중 8,500억원(8.5%) 정도가 내진설계로 인한 추가 공사비로 조사됨.

나. 외국의 내진설계를 여과없이 적용하고 있어, 한반도 지진특성이 미반영됨.

2. 시방서상 문제점

가. 시방체계와 상이

- 도로교 표준시방서 하부구조편 : 일본 도로교 표준시방서 적용

- 도로교 표준시방서 내진설계편 : 미국 AASHTO-시방서 적용

나. 하중조합계수간 상이

- 도로교 표준시방서 공동편 : 하중조합 1.30+1.7H+1.3Q+1.3E

- 도로교 표준시방서 내진설계편 : 하중조합 1.0(b+H+Q+E)

다. 교각 높이가 낮아 기둥이 탄성영역으로 거동하는 경우에도

연성거동에 의한 심부 구속철근을 배치토록 되어 있어 예산낭비 및 시공성 저하

라. 원형교각의 심부구속철근 산정시, 띠철근에 의한 환산단면식을 사용하도록 되어있어, 과대한 철근 배치로 콘크리트 타설 곤란

마. 기존교량 단순확장하는 경우 기존 교량의 내하력 평가방법 부재

Ⅴ. 개 선 방 안

1. 최적화 내진설계

가. 국가경쟁력 및 경제성을 고려한 지진재현주기 결정

나. 모든 교량의 일률적으로 내진설계 적용하기보다는

교량의 규모, 주변여건 등을 고려하여 내진설계 적용범위결정.

2. 한반도 지진에 대한 연구 선행

: 내진설계에 앞서 한반도의 지진활동, 발생가능한 최대 잠재지진 규모, 발생확률 등에 대한 연구시행으로 우리나라 특성에 맞는 내진설계변수 정립.

3. 시방서 정비 필요

가. 하부구조와 내진설계 시방체계 정비

나. 하중계수정비

다. 탄성설계 허용

라. 면진장치 등의 해석방법과 품질확보 방안 마련

마. 기존 시설물에 대한 내하력 평가 방법 마련

Ⅵ. 결 론

1. 해마다 내진설계로 고속도로 공사에서만 2,000억원이상의 추가 공사비가 소요되므로 최적화된 내진설계 적용방안 마련이 시급한 현시점에서,

2. 한국도로공사에서는 지난해 4월 관련분야 종사자 및 전문가를 대상으로

토목구조물에 대한 내진설계의 적용방안에 대한 설문조사를 시행한 바 있으며,

3. 설문조사 결과,

내진설계의 필요성에 대하여는 대부분이 긍정적인 의견을 제시하였으나,

다음과 같은 문제점 보완 필요 제기

1) 최적화 내진설계를 위해 경제성을 고려한 지진재현주기 결정 필요

2) 모든 교량의 일률적인 내진설계 적용보다는 반드시 필요한 구조물에 대하여만 적용

3) 내진설계에 앞서 한반도 지진활동, 발생가능한 최대 잠재지진 규모, 발생확률 등에 대한 선행연구 시행 → 우리나라 실정에 맞는 내진설계변수 마련

4. 또한, 내진설계부문 시방기준 정비시 설계기준은 최소한의 기준만을 제시하고, 발주자 및 설계자의 판단에 따라 세부설계방법을 적용할 수 있도록 적용범위의 완화가 필요함.

1. 개요

1) 콘크리트의 배합(Mix Proportion)이란 콘크리트를 만들기 위한 각 재료 즉 시멘트, 물, 잔골재, 굵은골재, 혼화재료의 비율 또는 사용량을 말하며

2)배합설계(Design of Mix Proportion)란 소요의 강도, 내구성, 수밀성, 균일성 및 작업에 적합한 Workability를 가진 좋은 콘크리트를 경제적으로 얻기 위하여 각 재료의 비율을 정하는 것을 말한다.

2. 배합설계의 분류

1) 계량방법에 따른 분류

(1)중량배합 : 1㎥ 콘크리트에 소요되는 각 재료량을 중량으로 표시

(2)용적배합 : 1㎥ 콘크리트에 소요되는 각 재료량을 용적으로 표시

2) 골재 상태에 따른 분류

(1)시방배합 : 시방서, 책임기술자가 지정한 배합

(2)현장배합 : 골재의 입도, 표면수에 따른 보정 배합

3. 배합설계시 고려사항

1) 구조물의 특성, 시공조건을 고려한 재료선정

2) 타설가능한 범위내에서 최소단위수량, 최소슬럼프

3) 설계, 시공상 허용되는 범위내에서 최대치수의 굵은골재 사용

4) 소요강도 확보내에서 최소 단위시멘트량

5) 배합강도, 내동해성, 내구성, 수밀성을 고려하여 W/C비 결정

6) 작업성, 내구성을 기준으로 공기량 결정

4. 배합설계 순서(재계강물스공굴단잔혼배현)

1) 재료선정 : 구조물 특성, 시공조건 고려

2) 계수결정 : 재료변동, 시공정밀도를 고려한 변동계수와 구조물 중요도를 감안한 증가계수

3) 배합강도 설정 : 설계기준 강도, 품질변동, 기온, 재령

4) 물 - 시멘트비(W/C) 계산 : 강도, 내구성, 수밀성등 고려 최소 W/C결정

5) 슬럼프 결정 : 다짐조건, 부재단면, 배근상태 고려

6) 공기량 결정 : 작업성, 내구성 고려

7) 굵은골재 최대치수 결정 : 배근상태 부재형상과 치수 고려

8) 단위수량, 단위시멘트량 결정 : 소요강도 확보내에서 결정

9) 잔골재율(S/a) 결정 : 조립율, 슬럼프, 물/시멘트비 고려

10) 혼화재료 결정 : Slump, 공기량, 혼화제

11) 배합표 작성(시방배합)

12) 현장배합