초록
매스콘크리트 구조물에서 발생하는 온도응력을 예측하기 위해 많은 연구가 해석적인 방법과 실험적인 방법을 통해 수행되어왔다. 그러나 이러한 해석적인 방법과 실험적인 방법으로 온도응력을 예측하는 것은 한계가 있다. 해석적인 방법은 콘크리트의 탄성계수, 열팽창계수와 같은 물성치를 정확히 알아야 한다. 그리고 실험적인 방법은 대부분이 실제 구조물이나 모형구조물을 통하여 직접 온도응력을 측정한다. 그러나 이와 같은 방법은 경제적인 문제뿐만 아니라 현장의 불확실한 조건들을 감수해야 한다. 본 연구에서는 온도응력을 실내에서 직접적으로 측정할 수 있는 시험장치를 개발하였다. 개발된 온도응력 시험장치는 콘크리트와 다른 열팽창계수를 갖는 재료를 이용하여 실제 구조물에서 발생할 수 있는 콘크리트의 내/외부 구속에 의한 온도응력의 변화를 구현할 수 있으며, 이를 정량적으로 예측할 수 있다. 실험은 해석을 통해 얻은 온도이력을 구현할 수 있는 항온항습조에서 수행하였고, 온도응력은 장비에 부착된 변형률게이지를 통해 얻은 변형률을 이용하여 계산하였다. 개발된 장비의 검증을 위해 매립게이지를 이용하여 온도응력을 측정하는 실험을 동시에 수행하였고, 이 결과에 의하면 개발된 시험장치는 불확실한 콘크리트의 초기재령 물성치를 고려하여 보다 정확하게 온도응력을측정할 수 있으며, 검증실험 결과에 의해 그 객관성과 타당성을 입증할 수 있었다.
Even though numerous researches have been performed for the prediction of thermal stresses in mass concrete structures by both analytical and experimental means, the limitations exist for both approaches. In analytical approach, the fundamental limitation is derived from the difficulty of predicting concrete properties such as modulus of elasticity, coefficient of thermal expansion, etc.. In experimental approach, there are many uncertainties related to in-situ conditions, because a majority of researches have focused on measuring thermal stresses in actual and simulated structures. In this research, an experimental device measuring thermal stresses directly in a laboratory setting is developed. The equipment is located in a temperature chamber that follows the temperature history previously obtained from temperature distribution analysis. Thermal strains are measured continuously by a strain gauge in the device and the corresponding thermal stresses are calculated simply by force equilibrium condition. For the verification of the developed device, a traditional experiment measuring thermal strains from embedded strain gauges is performed simultaneously. The results show that the thermal strain values measured by the newly developed device agree well with the results from the benchmark experiment.
