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ISSN : 2234-6937(Print)
ISSN : 2287-6979(Online)
Journal of Korea institue for Structural Maintenance Inspection Vol.23 No.6 pp.132-140
DOI : https://doi.org/10.11112/jksmi.2019.23.6.132

Reliability Evaluation of Compressive Strength of Reinforced Concrete Members

Seong-Uk Hong1, Chan-Woo Park2, Yong-Taeg Lee3, Seung-Hun Kim4*

본 논문에 대한 토의를 2019년 12월 1일까지 학회로 보내주시면 2020년 1월 호에 토론결과를 게재하겠습니다.


Corresponding author:kimsh@hanbat.ac.kr Dongseodaero 125, Department of Architectural Engineering, HanBat National University, Daejeon 3415, Korea
08/10/2019 21/10/2019 28/10/2019

Abstract


In this study, a specimen composed of columns, walls, beams, and slabs was fabricated to investigate the estimated reliability using nondestructive test method for the location of structural members of reinforced concrete single layer structures. And for accurate analysis in the comparison process with the existing estimation formula, we try to analyze the reliability through statistical approach by using error rate comparison and Confidence interval estimation. As a result, The average error rate of the core test was 18.8% compared with the result of estimating the compressive strength using the ultrasonic pulse velocity method. The average error rate of the core test results compared with the result of estimating the compressive strength using the rebound hardness method was 20.1%, confirming the field applicability. it is judged that the reliability of the compressive strength estimation can be derived from the wall member to make a quick and efficient structure safety diagnosis using the ultrasonic pulse velocity method. In addition, it is judged that the reliability of the compressive strength estimation can be derived from the beam member to make a quick and efficient structure safety diagnosis using the rebound hardness method.



철근 콘크리트 구조 부재의 압축강도 추정 신뢰도 평가

홍 성욱1, 박 찬우2, 이 용택3, 김 승훈4*
1종신회원, 우석대학교 건축학과 교수, 공학박사
2정회원, 한밭대학교 건축공학과 학사과정
3종신회원, 한밭대학교 건축공학과 교수, 공학박사
4종신회원, 한밭대학교 건축공학과 교수, 공학박사

초록


본 연구는 철근콘크리트 단층 구조물의 구조 부재 위치에 대한 비파괴검사법을 이용한 추정 신뢰도를 알아보기 위해 기둥, 벽체, 보 및 슬래브로 구성된 실험체를 제작하고, 기존 추정식과 비교 과정에서 정확한 분석을 위해 오차율 비교와 모평균 구간 추정을 사용하여 통계적 접근을 통한 신뢰성을 분석하고자 한다. 그 결과, 초음파속도법을 이용하여 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과를 비교한 전체 평균 오차 율은 18.8%, 반발경도법을 이용하여 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과를 비교한 전체 평균 오차율은 20.1%가 도출되어 현장 적용성을 확인하였다. 그리고 부재별 신뢰성 부분에서 초음파속도법과 반발경도법을 이용하여 신속하고 효율적인 구조물 안전진단을 하기 위해서 각각 벽체 부재와 보 부재를 중심으로 압축강도 추정 시 신뢰도 높은 결과를 도출되는 것을 확인하였다.



    1. 서 론

    서울 용산에서 노후화된 상가의 반복적인 증축으로 건물이 붕괴하는 사고가 발생하였고(2018년 06월 07일), 서울 강남 에서 정밀안전진단 결과로 B등급 받았던 대종빌딩이 1년 만 에 붕괴 위험인 E등급 판정을 받으면서 출입을 통제하고 있다 (2019년 04월 19일). 이로 인하여 건축물의 안전진단 관련 기 법에 관심도가 높아지고, 안전진단에 대한 수요가 증가하고 있다. 국토교통부의 건축행정시스템인 ‘세움터’의 통계자료 에 의하면 2018년 12월 기준으로 30년 이상 된 노후 건축물은 약 267만 동이고, 안전진단 관련 전문기관은 약 480개로 노후 화된 건축물을 대상으로 진단을 수행할 수 있는 전문기관은 부족한 실정이다. 이에 최소의 인원과 시간으로 신속하고 정 확한 안전진단을 할 수 있는 효율적인 기법이 필요하다.

    건축물 안전진단 항목으로 콘크리트 압축강도, 균열, 탄산 화 등이 있고, 콘크리트 압축강도는 진단 항목 중 중요한 요소 이다. 콘크리트 압축강도를 추정하기 위해 다양한 비파괴검 사법이 사용되고 있으며, 대표적으로 반발경도법과 초음파 속도법을 이용하여 콘크리트 압축강도를 추정한다. 비파괴검 사법을 이용한 콘크리트 압축강도 추정은 주변 환경조건 및 재료상태에 의하여 영향을 받기에 신뢰성을 높이기 위한 현 장 적용성에 관한 연구가 진행되고 있다. 콘크리트 부재의 현 장 적용성 관련 기존 연구를 보면, 실제 주상복합 건물 깊은 보 춤의 실물과 비슷한 크기로 실험체를 제작하여 비파괴 검사 및 코어시험을 통하여 압축강도 추정 실험을 진행하였고 (Koo, 1997), 통계방식을 이용하여 반발경도법 및 초음파속 도법의 최소시험횟수를 추정하는 연구를 진행하였다(Lee and Choi, 2004). 그리고, 물시멘트비, 시멘트 종류, 골재 종류, 코어직경 크기, 코어채취 방향, 높이 지름비 등의 영향 인자가 코어공시체 강도에 미치는 영향에 대한 연구(Baik and Song, 2003), 높이 직경비, 단면 처리 상태, 시험체 건습상태 및 온도, 코어 채취 방향, 공시체 포함된 철근의 영향 등이 코어 공시체 강도에 미치는 영향과 보정계수에 대해서 연구하였다(Park et al., 2001). 또한, 슈미트 해머 시험에 의한 고강도 콘크리트의 강도 추정식 제안(Kim et al., 2002), 비파괴시험에 의한 고강 도 콘크리트 강도추정식 제안 및 현장적용성 평가에 관한 연 구(Kim et al., 2004), 기존자료들을 수집, 분석하여 반발도 및 초음파속도와 압축강도 관계식을 제안하는 연구(Lim et al., 2002), 초고강도 100, 120, 150MPa의 콘크리트 모의부재를 만들어 반발경도법의 초고강도 콘크리트 적용성에 대하여 연 구(Park et al., 2014), 초음파속도법 및 반발경도법을 이용한 콘크리트 모의부재 압축강도 추정에 관한 연구(Hong and Cho., 2011), 초음파속도법을 이용한 콘크리트 수직부재 및 수평부재의 압축강도 추정(Hong et al., 2018), 벽 시험체를 통 하여 초음파속도법, 반발경도법, 복합법을 사용하여 압축강 도와 상관관계와 강도 추정식 제안(Kim, 1998), 오래된 육지 구조물과 해안구조물을 선정하여 반발경도법, 초음파속도법 을 사용하여 강도 추정 제안식을 제안하였다(Koo et al., 1994). 하지만 기존 건축물을 대상으로 하거나 공시체 기반으 로 진행되다 보니 측정 부위에 제한이 있고 부재 별로 다양한 진단 검증이 어려웠다. 또한, 기존 추정식과 비교과정에서 오 차율 비교를 중심으로 분석하여 통계적 접근을 통하여 신뢰 도 높은 결과를 분석하는 연구가 부족한 실정이다.

    이에, 본 연구에서 철근콘크리트 단층 구조물의 구조 부재 위치에 대한 비파괴검사법을 이용한 추정 신뢰도를 알아보기 위해 기둥, 벽체, 보 및 슬래브로 구성된 실험체를 제작하고, 기존 추정식과 비교 과정에서 정확한 분석을 위해 오차율 비 교와 모평균 구간 추정을 사용하여 통계적 접근을 통한 신뢰 성을 분석하고자 한다. 즉, 비파괴검사법 중 하나인 초음파속 도법과 반발경도법을 이용하여 추정한 부재별 콘크리트 압축 강도와 파괴검사법 중 하나인 코어시험을 통하여 측정한 콘 크리트 압축강도를 비교하여 오차율을 분석하고, 모평균 신 뢰도 구간 추정을 통하여 최소인원으로 신속하고 효율적인 구조물 안전진단이 가능하도록 제안하고자 한다.

    2. 이론적 고찰

    2.1 초음파속도법

    초음파 속도는 콘크리트 압축 강도추정에 사용되고, 콘크 리트 내부의 공극이나 균열의 여부 및 균열 깊이 조사 등에 사 용되고 있다. 초음파속도 측정 방식은 콘크리트 표면에 부착 된 발진자에서 압축파를 보내 콘크리트 투과 거리(L)만큼 통 과하여 수진자에 도달하면 변환 장치를 통해 압축파를 전기 에너지로 변환한다. 전파 시간 T는 전기적으로 측정되고 초음 파속도(V)는 식 (1)과 같이 투과거리(L)를 통과 시간( T)으로 나누어 Fig. 1과 같이 산출한다.

    V = L T
    (1)

    • V : 펄스 속도 (m/s)

    • L : 투과 거리 (m)

    • T : 유효 시간 (s)

    발진자와 수진자 위치에 따라 초음파 속도 측정 방식은 직 접전파법, 간접전파법, 반직접전파법으로 3종류가 있으며 현 장여건이 맞지 않은 경우를 제외하고 신뢰성이 가장 높은 직 접전파법을 사용한다. 재료의 종류, 콘크리트 배합 및 함수율 등과 같은 영향 인자로 초음파속도 값의 편차가 발생할 수 있 어, 이에 대한 보정이 필요하다. 기존 연구를 통해 제시된 추 정식을 이용하여 압축강도를 추정하는 방법이 사용되고 있으 며, 사용되고 있는 추정식은 Table 1과 같다.

    2.2 반발경도법

    반발경도법은 빠르고 간단하여 현장에서 많이 사용되고 있 으나 환경 요인 및 콘크리트 상태의 영향을 크게 받아 정확도 가 낮게 평가되고 있다. 반발경도시험시 평균값의 ±20% 범위 를 정해 범위를 벗어나는 값은 제외하고 재평균을 산정한다.

    이때, 평균값의 ±20% 범위를 벗어나는 값이 4개 이상이라 면 실험부위가 부적절할 수 있으므로 재시험을 수행하여야 한다. 재산출한 평균값에 타격 방향, 콘크리트 재령일 등 보정 계수를 곱하여 최종적으로 반발경도계수(R)를 산출한다. 산 출한 반발경도계수(R)는 Table 2에 제시된 추정식을 이용하 여 압축강도를 추정한다.

    2.3 모평균 구간추정

    통계 조사의 대상이 되는 집단 전체를 모집단이라 하며 모 집단 중에서 일부분 선택한 자료를 표본집단이라 한다. 모집 단의 평균값이 모평균, 표본집단의 평균값이 표본평균이다. 표본평균으로 모평균을 추정하는 방법으로 점추정 방법과 구 간추정 방법 2가지가 있다. 점추정 방식은 추정하고자 하는 참값과 같지 않기 때문에 그 사용에 대한 한계가 있다. 이 점추 정 값을 보완하여 참값에 접근하기 위한 추정 방식이 구간추 정 방식이다. 구간추정 방식으로는 모평균 신뢰구간 90%, 95%, 99% 구간을 많이 사용한다. 그 중 99%구간은 범위가 넓 어 신뢰구간이 넓어져 정확한 추정을 하기에 어려움이 있어 99%구간을 제외한 90%, 95%구간을 이용하여 모평균 구간추 정을 하였다. 다음의 식 (2)가 신뢰구간 90% 경우이고 식 (3) 은 신뢰구간 95% 경우의 식이다.

    본 연구에서는 모평균 구간 추정 방식을 모집단을 건축물로 설정하였고 건축물을 이루는 구조부재인 기둥, 벽체, 보, 슬래브 를 표본으로 두어 모평균 신뢰 구간 추정 분석을 하였다.

    X ¯ 1.645 σ n μ X ¯ + 1.645 σ n
    (2)

    X ¯ 1.96 σ n μ X ¯ + 1.96 σ n
    (3)

    • X :표본평균

    • n : 표본크기

    • μ : 모평균

    • σ : 모표준편차

    3. 실 험

    3.1 실험 개요

    본 연구는 효율적인 구조물 안전진단 기법을 제안하기 위 하여 기둥, 벽체, 보 및 슬래브로 구성된 철근콘크리트 단층구 조물을 Table 3과 같은 설계 압축강도 40MPa을 기준으로 가 로 2,400mm, 세로 2,400mm, 높이 1,600mm인 구조물을 Fig. 2 와 같이 제작하였다.

    실험체는 Table 4와 Fig. 2과 같이 두께변수 250x250mm, 400x400mm 기둥, 두께변수 250mm, 350mm 보, 두께변수 100mm, 200mm, 300mm 벽체 및 두께변수 150mm, 180mm 슬래 브로 구성된 구조물와 두께변수 300x300mm, 500x500mm 기 둥, 두께변수 450mm, 550mm 보, 두께변수 150mm, 250mm, 350mm 벽체 및 두께변수 210mm, 240mm 슬래브로 구성된 단층 구조물이다.

    3.2 실험 방법

    철근콘크리트 단층구조물을 대상으로 재령 18개월에 Fig. 3과 같이 비파괴검사법 중 하나인 초음파속도법과 반발경도 법을 이용하여 추정한 변수별 부재의 압축강도와 파괴검사법 중 하나인 코어시험을 통하여 측정한 콘크리트 압축강도를 상관분석을 통하여 추정오차율을 산출하고, 모평균 신뢰도 구간 추정을 통하여 신속·효율적인 구조물 안전진단 기법을 제안하고자 한다. 초음파 속도법은 KS F 2731, ASTM C 597 에 준하여 측정 횟수 20회를 실시하였고, 반발경도법은 KS F 2730에 준하여 실시하였다. 코어시험은 비파괴검사를 실시 한 위치를 대상으로 압축강도 시험은 KS F 2422에 준하여 실 시하였다.

    4. 실험 결과 및 분석

    4.1 초음파속도시험과 코어시험

    철근콘크리트 단층구조물을 대상으로 초음파속도법을 이 용하여 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과를 비교하여 Table 5와 Fig. 4에 나타냈다.

    철근콘크리트 단층구조물에서 기둥 부재의 압축강도 추정 및 코어시험 결과는 Table 5와 Fig. 4에 나타난 바와 같이 RC40C250 부재는 평균 초음파속도 값은 3,371m/s이고 평균 추정압축강도는 27.3MPa로 코어시험결과인 31.9MPa과의 오차율은 16.7%이다. RC40C300 부재는 평균 초음파속도는 3,088m/s이고 평균 추정압축강도는 24.1MPa로 코어시험결 과인 33.6MPa과의 오차율은 39.57%이다. RC40C400 부재는 평균 초음파속도는 3,327m/s이고 평균 추정압축강도는 26.8MPa로 코어시험결과인 30.2MPa과의 오차율은 12.9% 이다. 기둥 부재의 전체 평균 오차율은 23.0%이다.

    벽체 부재의 압축강도 추정 및 코어시험 결과는 Table 5와 Fig. 4에 나타난 바와 같이 RC40W100 부재는 평균 초음파속 도 값은 2,476m/s이고 평균 추정압축강도는 17.0MPa로 코어 시험결과인 18.0MPa과의 오차율은 5.6%이다. RC40W150 부 재는 평균 초음파속도는 2,962m/s이고 평균 추정압축강도는 22.6MPa로 코어시험결과인 32.5MPa과의 오차율은 43.6%이 다. RC40W200 부재는 평균 초음파속도는 2,933m/s이고 평 균 추정압축강도는 22.3MPa로 코어시험결과인 24.4MPa과 의 오차율은 9.4%이다. RC40W250 부재는 평균 초음파속도 는 3,210m/s이고 평균 추정압축강도는 25.5MPa로 코어시험 결과인 24.1MPa과의 오차율은 5.5%이다. RC40W300 부재는 평균 초음파속도는 3,339m/s이고 평균 추정압축강도는 27.0MPa로 코어시험결과인 31.4MPa과의 오차율은 16.3% 이다. RC40W 350 부재는 평균 초음파속도는 3,259m/s이고 평균 추정압축강도는 26.1MPa로 코어시험결과인 28.7MPa 과의 오차율은 10.0%이다. 벽체 부재의 전체 평균 오차율은 15.1%이다.

    보 부재의 압축강도 추정 및 코어시험 결과는 Table 5와 Fig. 4에 나타난 바와 같이 RC40G300 부재는 평균 초음파속 도 값은 3,177m/s이고 평균 추정압축강도는 25.1MPa로 코어 시험결과인 21.4MPa과의 오차율은 14.8%이다. RC40G400 부재는 평균 초음파속도 값은 3,562m/s이고 평균 추정압축강 도는 29.5MPa로 코어시험결과인 29.2MPa과의 오차율은 1.2%이다. 보 부재의 전체 평균 오차율은 8.0%이다.

    슬래브 부재의 압축강도 추정 및 코어시험 결과는 Table 5 와 Fig. 4에 나타난 바와 같이 RC40S150 부재는 평균 초음파 속도 값은 2,682m/s이고 평균 추정압축강도는 19.4MPa로 코 어시험결과인 24.0MPa과의 오차율은 23.7%이다. RC40S180 부재는 평균 초음파속도 값은 2,983m/s이고 평균 추정압축강 도는 22.8MPa로 코어시험결과인 20.7MPa과의 오차율은 9.2%이다. RC40S210 부재는 평균 초음파속도 값은 2,512m/s 이고 평균 추정압축강도는 17.5MPa로 코어시험결과인 30.7MPa과의 오차율은 71.9%이다. RC40S240 부재는 평균 초음파속도 값은 3,243m/s이고 평균 추정압축강도는 25.8MPa로 코어시험결과인 28.7MPa과의 오차율은 11.2%이 다. 슬래브 부재의 전체 평균 오차율은 29.0%이고, 철근콘크 리트 단층 구조물 부재 전체의 평균 오차율은 18.8%가 도출되 었다.

    4.2 반발경도시험과 코어시험

    철근콘크리트 단층구조물을 대상으로 반발경도을 이용하 여 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과를 비교하여 Table 6과 Fig. 5에 나타냈다.

    철근콘크리트 단층구조물에서 기둥 부재의 압축강도를 추 정한 결과와 코어시험 결과는 Table 6과 Fig. 5에 나타난 바와 같이 RC40C250 부재는 평균 반발경도 값은 41.6이고 추정 압 축강도는 23.4MPa로 코어시험결과인 31.9MPa과의 오차율 은 36.4%이다. RC40C300 부재는 평균 반발경도 값은 45.9이 고 추정 압축강도는 27.0MPa로 코어시험결과인 33.6MPa과 의 오차율은 24.3%이다. RC40C400 부재는 평균 반발경도 값 은 42.7이고 추정 압축강도는 24.2MPa로 코어시험결과인 30.2MPa과의 오차율은 24.8%이다. 기둥 부재 전체 평균 오차 율은 28.5%가 도출되었다.

    벽체 부재의 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과는 Table 6과 Fig. 5에 나타난 바와 같이 RC40W100 부재는 평균 반발경도 값은 48.2이고 추정 압축강도는 28.9MPa로 코어시 험결과인 18.0MPa과의 오차율은 37.9%이다. RC40W150 부 재는 평균 반발경도 값은 43.8이고 추정 압축강도는 25.2MPa 로 코어시험결과인 32.5MPa과의 오차율은 29.0%이다. RC40W200 부재는 평균 반발경도 값은 43.8이고 추정 압축강 도는 25.3MPa로 코어시험결과인 24.4MPa과의 오차율은 3.6%이다. RC40W250 부재는 평균 반발경도 값은 49.3이고 추정 압축강도는 29.9MPa로 코어시험결과인 24.1MPa과의 오차율은 19.4%이다. RC40W300 부재는 평균 반발경도 값은 49.3이고 추정 압축강도는 29.9MPa로 코어시험결과인 24.1MPa과의 오차율은 19.4%이다. RC40W350 부재는 평균 반발경도 값은 45.9이고 추정 압축강도는 27.0MPa로 코어시 험결과인 28.7MPa과의 오차율은 6.1%이다. 벽체 부재 전체 평균 오차율은 17.4%가 도출되었다.

    보 부재의 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과는 Table 6와 Fig. 5에 나타난 바와 같이 RC40G300 부재는 평균 반발경도 값은 45.9이고 추정 압축강도는 27.0MPa로 코어시 험결과인 21.4MPa과의 오차율은 20.9%이다. RC40G400 부 재는 평균 반발경도 값은 48.2이고 추정 압축강도는 28.9MPa 로 코어시험결과인 29.2MPa과의 오차율은 0.9%이다. 보 부 재 전체 평균 오차율은 10.9%가 도출되었다.

    슬래브 부재의 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과는 Table 6와 Fig. 5에 나타난 바와 같이 RC40S150 부재는 평균 반발경도 값은 63.9이고 추정 압축강도는 42.3MPa로 코어시 험결과인 24.0MPa과의 오차율은 43.3%이다. RC40S180 부 재는 평균 반발경도 값은 47.6이고 추정 압축강도는 28.5MPa 로 코어시험결과인 20.7MPa과의 오차율은 27.2%이다. RC40S210 부재는 평균 반발경도 값은 52.5이고 추정 압축강 도는 32.6MPa로 코어시험결과인 30.0MPa과의 오차율은 7.8%이다. RC40S240 부재는 평균 반발경도 값은 54.1이고 추 정 압축강도는 34.0MPa로 코어시험결과인 28.7MPa과의 오 차율은 15.5%이다. 슬래브 부재 전체 평균 오차율은 23.5%가 도출되었다. 철근콘크리트 단층 구조물 부재 전체의 평균 오 차율은 20.1%가 도출되었다.

    4.3 신뢰도평가

    철근콘크리트 단층구조물을 대상으로 신속·효율적인 구조 물 안전진단 기법을 제안하기 위하여 초음파속도법을 이용한 콘크리트 압축강도 추정 결과의 신뢰도 구간 추정 결과를 Table 7과 Fig. 6, Fig. 7에 나타내었다. 표본 실험체 수는 15개 로, 기둥 부재에서 3개, 벽체 부재에서 6개, 보 부재에서 2개 슬래브 부재에서 4개를 대상으로 하였다.

    철근 콘크리트 단층 구조물에서 기둥 부재의 90%, 95% 신 뢰구간 추정 결과는 Table 5와 Fig. 6와 Fig. 7에 나타낸 바와 같이 95% 신뢰구간은 23.02≤μ ≤29.04로 모평균 23.89가 범 위 안에 있었고 90% 신뢰구간은 23.51≤μ≤28.56로 모평균 23.89가 범위 안에 있어 기둥부재는 신뢰구간을 만족하였다. 벽체 부재의 90%, 95% 신뢰구간 추정 결과는 Table 5와 Fig. 6 와 Fig. 7에 나타낸 바와 같이 95% 신뢰구간은 21.26≤μ ≤ 25.51로 모평균 23.89가 범위 안에 있었고 90% 신뢰구간은 21.6≤μ≤25.17로 모평균 23.89가 범위 안에 있어 벽체부재 는 신뢰구간을 만족하였다. 보 부재의 90%, 95% 신뢰구간 추 정 결과는 Table 5와 Fig. 6와 Fig. 7에 나타낸 바와 같이 95% 신뢰구간은 23.59≤μ ≤30.96로 모평균 23.89가 범위 안에 있 었고 90% 신뢰구간은 24.18≤μ≤30.37로 모평균 23.89가 범 위 안에 없어 보 부재는 95% 신뢰구간은 만족하였지만 90% 신뢰구간은 만족하지 못했다.

    슬래브 부재의 90%, 95% 신뢰구간 추정 결과는 Table 5와 Fig. 6와 Fig. 7에 나타낸 바와 같이 95% 신뢰구간은 18.76≤μ ≤23.97로 모평균 23.89가 범위 안에 있었고 90% 신뢰구간은 19.18≤μ≤23.55로 모평균 23.89가 범위 안에 없어 슬래브 부 재는 95% 신뢰구간은 만족하였지만 90% 신뢰구간은 만족하 지 못했다.

    철근콘크리트 단층구조물을 대상으로 신속·효율적인 구조 물 안전진단 기법을 제안하기 위하여 반발경도법을 이용한 콘크리트 압축강도 추정 결과의 신뢰도 구간 추정 결과를 Table 8과 Fig. 8, Fig. 9에 나타내었다.

    철근 콘크리트 단층 구조물에서 기둥 부재의 90%, 95% 신 뢰구간 추정 결과는 Table 6와 Fig. 8, Fig. 9에 나타낸 바와 같 이 95% 신뢰구간은 20.92≤μ ≤28.78로 모평균 28.85가 범위 안에 없었고 90% 신뢰구간은 21.55≤μ≤28.15로 모평균 28.85가 범위 안에 없어 기둥부재는 신뢰구간을 만족하지 못 했다.

    벽체 부재의 90%, 95% 신뢰구간 추정 결과는 Table 6과 Fig. 8, Fig. 9에 나타낸 바와 같이 95% 신뢰구간은 24.73≤μ ≤30.29로 모평균 28.85가 범위 안에 있었고 90% 신뢰구간은 25.17≤μ≤29.84로 모평균 28.85가 범위 안에 있어 벽체부재 는 신뢰구간을 만족하였다. 보 부재의 90%, 95% 신뢰구간 추 정 결과는 Table 6과 Fig. 8, Fig. 9에 나타낸 바와 같이 95% 신 뢰구간은 23.13≤μ ≤32.77로 모평균 28.85가 범위 안에 있었 고 90% 신뢰구간은 23.91≤μ≤31.99로 모평균 28.85가 범위 안에 있어 보 부재는 신뢰구간을 만족했다. 슬래브 부재의 90%, 95% 신뢰구간 추정 결과는 Table 6, Fig. 8과 Fig. 9에 나 타낸 바와 같이 95% 신뢰구간은 30.91≤μ ≤37.72로 모평균 28.85가 범위 안에 없었고 90% 신뢰구간은 31.45≤μ≤37.17 로 모평균 28.85가 범위 안에 없어 슬래브 부재는 신뢰구간을 만족하지 못했다.

    5. 결 론

    본 연구에서 철근콘크리트 단층 구조물의 구조 부재 위치 에 대한 비파괴검사법을 이용한 추정 신뢰도를 알아보기 위 해 기둥, 벽체, 보 및 슬래브로 구성된 실험체를 제작하고, 기 존 추정식과 비교 과정에서 정확한 분석을 위해 오차율 비교 와 모평균 구간 추정을 사용하여 통계적 접근을 통한 신뢰성 을 분석한 결과 다름과 같은 결론을 도출하였다. 초음파속도 법을 이용하여 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과를 비교한 전체 평균 오차율은 18.8%, 반발경도법을 이용하여 압축강도를 추정한 결과와 코어시험 결과를 비교한 전체 평 균 오차율은 20.1%가 도출되어 현장 적용성을 확인하였다. 그리고 부재별 신뢰성 부분에서 초음파속도법과 반발경도법 을 이용하여 신속하고 효율적인 구조물 안전진단을 하기 위 해서 각각 벽체 부재와 보 부재를 중심으로 압축강도 추정 시 신뢰도 높은 결과를 도출되는 것을 확인할 수 있었다.

    감사의 글

    본 논문은 2019년도 한국연구재단 연구비 지원에 의한 결과 일부이며, 이에 감사드립니다(과제번호 : NRF-2017R1A2B2 009743).

    Figure

    JKSMI-23-6-132_F1.gif

    Concept of nondestructive test

    JKSMI-23-6-132_F2.gif

    Shape of specimen

    JKSMI-23-6-132_F3.gif

    Experiment

    JKSMI-23-6-132_F4.gif

    Test results of ultrasonic pulse velocity

    JKSMI-23-6-132_F5.gif

    Test result of rebound hardness method

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    Ultrasonic pulse velocity method 90% confidence interval

    JKSMI-23-6-132_F7.gif

    Ultrasonic pulse velocity method 95% confidence interval

    JKSMI-23-6-132_F8.gif

    Rebound hardness method 90% Confidence interval

    JKSMI-23-6-132_F9.gif

    Rebound hardness method 95% Confidence interval

    Table

    Estimation equation of compressive strength using ultrasonic pulse velocity method

    Estimation equation of compressive strength using rebound hardness method

    Mix ratio of concrete

    List of specimen

    Test results of ultrasonic pulse velocity

    Test results of rebound hardness method

    Confidence interval estimation by members

    Confidence interval estimation by members

    Reference

    1. Ourania, T. , Andreas, L. and Spyridon, P. (2017), Combined Non-Destructive Testing (NDT) method for the evaluation of the mechanical characteristics of Ultra High Performance Fibre Reinforced Concrete (UHPFRC), ELSEVIER, Construction and Building Material, Volume 131, 66-77
    2. Lee, M. H. and Choi, C. W. (2004), A Study on the Minimum Number of Rebound Number Test and Pulse Velocity Method for Estimating Compressive Strength of Concrete, Journal of the Korea Concrete Institute, Korea Concrete Institute, 16(6), 833-840
    3. Koo, B. K. , Oh, B. H. , Kim, Y. E. , Kim, T. B. and Han, S. H. (1994), Estimation of Compressive Strength for Existing Concrete Structures by Non-Destructive Tests, Journal of the Korea Concrete Institute, Korea Concrete Institute, 6(6), 159-172
    4. Kwon, Y. W. , Park, S. C. and Kim, M. S. (2006), Strength Prediction Equations for High Strength Concrete by Schmidt Hammer Test, Journal of the Korea Concrete Institute, Korea Concrete Institute, 18(3), 389-395
    5. Baik, B. H. and Song, S. J. (2003), Analysis of the Influencing Factors on Estimation of Compressive Strength of Core Specimen, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure Construction, Architectural Institute of Korea, 19(4), 113-120
    6. Koo, H. S. (1997), An Experimental Study on the Estimation of Compressive Strength for Deep Beam of Concrete by Non-Destructive Tests, Journal of the Architectural Institute of Korea, Architectural Institute of Korea, 13(9), 277-288
    7. Kim, H. J. , Oh, S. S. , Kim, K. S. , Cho, C. H. and Kim, J. S. (1997), An Empirical Study on the combined Non-Destructive Testing Method Using Core Sample in the Strength Estimation of In-situ Concrete Strength, Journal of the Architectural Institute of Korea, Architectural Institute of Korea, 13(7), 209-220
    8. Hong, S. U. and Cho, Y. S. (2011), A Study on the Estimation of the Compressive Strength of Concrete Structures using Ultrasonic Pulse Velocity Method and Rebound Hardness Method, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure Construction, Architectural Institute of Korea, 27(1), 19-26
    9. Kim, M. S. , Yun, Y. H. , Yun, Kim, J. K. , Kwon, Y. W. and Lee, S. S. (2002), Estimation of Aging Effects on Determination of Compressive Strength of Concrete by Non-Destructive Tests, Journal of the Korea Concrete Institute, Korea Concrete Institute, 14(5), 782-788
    10. Lim, S. H. , Kang, H. S. and Jee, N. Y. (2002), A Study on the Estimation of Compressive Strength of Concrete by Non-Destructive Tests, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure Construction, Architectural Institute of Korea, 18(8), 51-58
    11. Jang, H. S. , Hong, S. U. , Baek, S. K. , Cho, Y. S. and Lee, Y. T. (2011), Compressive Strength Estimation System of Concrete Specimens according to Replacement Ratio of Recycled Aggregate using Nondestructive Tests, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, Architectural Institute of Korea, 27(11), 21-28
    12. Ko, H. B. (2016), Effect of the Embedded Reinforcing Bar of Specimens on the Compressive Strength of Concrete, Journal of Korea Academy Industrial Cooperation Society, Korea Academy Industrial Cooperation Society, 17(9), 552-558
    13. Park, S. K. , Choi, W. and Oh, K. J. (2001), Various Testing Conditions Affecting Measured Compressive Strength of Concrete Core, Magazine of the Korea Concrete Institute, Korea Concrete Institute, 13(4), 76-83
    14. Park, S. H. , Ha, J. S. , Lim, S. D. , Nam, K. Y. and Lan, C. (2014), Study on the Strength Estimation of Ultra-High Strength Concrete Using Rebound Hardness Method, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure , Construction, Architectural Institute of Korea, 30(12), 69-75
    15. Kee, S. H. (2019), Non-destructive Testing of Concrete : In-situ Compressive Strength Evaluation, Magazine of the Korea Concrete Institute, Korea Concrete Institute, 31(1), 49-57
    16. Hong, S. U. , Park, J. H. , Lee, Y. T. and Kim, S. H. (2014), Estimation of Elastic Modulus and Compressive Strength of Structural Timber using Ultrasonic Pulse Velocity Method, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure Construction, Architectural Institute of Korea, 30(12), 21-28
    17. Oh, S. G. , Park, D. C. and Lee, H. J. (2009), The Evaluation of Chloride Attack Resistibility of Marine Concrete Structure by Ultrasonic Pulse Velocity Method, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, Architectural Institute of Korea, 25(10), 115-122
    18. Lee, B. J. and Oh, T. K. (2016), An Introduction to Korea Standards and Relevant Nondestructive Testing for Concrete – conclude compressive strength of concrete, Magazine of the Korea Concrete Institute, Korea Concrete Institute, 28(5), 84-87
    19. Kim, M. H. , Choi, S. J. , Kim, Y. R. , Jang, J. H. , Kim, J. H. and Yoon, J. K. (2004), A Study on the Proposal of Strength Presumption Equation and Evaluation of Practical Application of High Strength Concrete by Non-Destructive Test, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure Construction, Architectural Institute of Korea, 20(2), 55-62
    20. Hong, S. U. , Lee,Y. T. , Kim, S. H. and Kim, J. H. (2018), Estimation of Compressive Strength of Reinforce Concrete Vertical and Horizontal Members Using Ultrasonic Pulse Velocity Method, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, The Korea Institute For Structural Maintenance and Inspection, Vol.22 No.6, 197-205
    21. William, N. (2012), Principles of Statistics for Engineers and Scientists, MC Graw Hill
    22. Lee, M. Y. (2016), Probabilities and Statistics Introduction, KM(Kyugmoon Publishers)