콘크리트 구조물의 안전성이나 내구성을 파악하기 위해 비파과 검사를 실시하는데, 충격공진법을 이용하면 동탄성계수를 얻을 수 있다. 동탄성계수는 일축압축실험에서 얻을 수 있는 일반적인 정탄성계수와는 절대값에서 차이가 있다. 본 연구에서는 현장 항만 콘크리트 구조물에서 채취된 코어시료에 대한 실내실험을 통해 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계를 규명하고자 하였다. 현장 항만 콘크리트 코어는 완도항, 마산항, 인천항에서 채취하였으며, 노출환경에 따라 대기부, 비말대, 간만대로 나누어 작업을 실시하였다. 채취된 시료는 실험실로 이송하여 충격공진법과 일축압축실험을 실시하였다. 충격공진법을 이용하면 개별시료의 공진주파수를 측정할 수 있으며, 이를 바탕으로 동탄성계수를 계산할 수 있다. 일축압축실험을 수행하면 시료의 응력-변형률 곡선을 얻을 수 있는데, 이를 바탕으로 일반적으로 설계에 사용되는 정탄성계수(현탄성계수)와 낮은 응력수준의 초기현탄성계수를 구하였다. 동탄성계수와 정탄성계수 및 초기현탄성계수의 상관관계는 채취 지역에 따라 차이가 있었지만 같은 안벽 내에서의 노출 환경에 따라서는 거의 차이가 없었다. 또한, 압축강도와 동탄성계수의 상관관계도 코어채취지역에 따라 조금씩 차이가 있었다. 그러나, 압축강도와 정탄성계수는 코어채취지역에 따라 차이가 발생하지 않았다.
콘크리트 구조물의 안전성이나 내구성을 파악하기 위해 비파과 검사를 실시하는데, 충격공진법을 이용하면 동탄성계수를 얻을 수 있다. 동탄성계수는 일축압축실험에서 얻을 수 있는 일반적인 정탄성계수와는 절대값에서 차이가 있다. 본 연구에서는 현장 항만 콘크리트 구조물에서 채취된 코어시료에 대한 실내실험을 통해 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계를 규명하고자 하였다. 현장 항만 콘크리트 코어는 완도항, 마산항, 인천항에서 채취하였으며, 노출환경에 따라 대기부, 비말대, 간만대로 나누어 작업을 실시하였다. 채취된 시료는 실험실로 이송하여 충격공진법과 일축압축실험을 실시하였다. 충격공진법을 이용하면 개별시료의 공진주파수를 측정할 수 있으며, 이를 바탕으로 동탄성계수를 계산할 수 있다. 일축압축실험을 수행하면 시료의 응력-변형률 곡선을 얻을 수 있는데, 이를 바탕으로 일반적으로 설계에 사용되는 정탄성계수(현탄성계수)와 낮은 응력수준의 초기현탄성계수를 구하였다. 동탄성계수와 정탄성계수 및 초기현탄성계수의 상관관계는 채취 지역에 따라 차이가 있었지만 같은 안벽 내에서의 노출 환경에 따라서는 거의 차이가 없었다. 또한, 압축강도와 동탄성계수의 상관관계도 코어채취지역에 따라 조금씩 차이가 있었다. 그러나, 압축강도와 정탄성계수는 코어채취지역에 따라 차이가 발생하지 않았다.
Impact echo method estimating the soundness of concrete measures the dynamic elastic modulus of specimens which are different with static elastic modulus tested by uni-axial compression test. Thus, this paper investigates the relationships between dynamic and static elastic modulus based on in-situ ...
Impact echo method estimating the soundness of concrete measures the dynamic elastic modulus of specimens which are different with static elastic modulus tested by uni-axial compression test. Thus, this paper investigates the relationships between dynamic and static elastic modulus based on in-situ concrete cores. Also, dynamic elastic modulus was compared with compressive strength. Concrete cores were obtained from about 20 to 70 years concrete structures at three different harbors which were Incheon, Wando, and Masan in Korea. In order to investigate the influence of exposure condition on the relationship, air zone, splash zone, and tidal zone were selected. Different harbors showed the different relationships between dynamic and static elastic modulus, but exposure conditions have no influence on the relationship between dynamic and static elastic modulus. Also, the relationship between dynamic elastic modulus and compressive strength has the same tendency as the relationship between dynamic and static elastic modulus. The relationship equations were proposed to estimate the relationships properly.
Impact echo method estimating the soundness of concrete measures the dynamic elastic modulus of specimens which are different with static elastic modulus tested by uni-axial compression test. Thus, this paper investigates the relationships between dynamic and static elastic modulus based on in-situ concrete cores. Also, dynamic elastic modulus was compared with compressive strength. Concrete cores were obtained from about 20 to 70 years concrete structures at three different harbors which were Incheon, Wando, and Masan in Korea. In order to investigate the influence of exposure condition on the relationship, air zone, splash zone, and tidal zone were selected. Different harbors showed the different relationships between dynamic and static elastic modulus, but exposure conditions have no influence on the relationship between dynamic and static elastic modulus. Also, the relationship between dynamic elastic modulus and compressive strength has the same tendency as the relationship between dynamic and static elastic modulus. The relationship equations were proposed to estimate the relationships properly.
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문제 정의
동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계식들은 앞 3.1절에서 구했으므로 이 상관관계식들을 이용하여 동탄성계수와 압축강도의 상관관계식들을 구하고자 하였다. 그래서 기존의 시방서나 논문들에서 제시한 압축강도와 정탄성계수의 상관관계식에 3.
구조물의 설계시나 진단시에 가장 많이 인용되는 재료 물성이 압축강도이다. 따라서, 본 논문에서 이러한 압축강도와 비파괴 검사법에 의한 동탄성계수를 비교하고자 한다. Fig.
본 연구에서는 현장 항만 콘크리트 구조물에서 채취된 코어시료에 대한 실내실험을 통해 채취지역과 수직위치에 따른 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계를 규명하고자 하였다.
본 연구에서는 현장 항만 콘크리트 구조물에서 채취된 코어시료에 대한 충격공진 실험을 통해 채취지역과 수직 위치에 따른 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계를 규명하고자 하였다. 시료의 채취 항에 따라 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계는 서로 다른 경향을 보였는데, 이것은 배합에 사용된 재료들의 물성 차이로 판단된다.
가설 설정
Fig. 4(a)와 같이 완도지역 코어에 의한 두 탄성계수의 차이가 인천지역 코어에 의한 값보다는 작다. 그러나, 이러한 차이는 Fig.
그러나, 이러한 차이는 Fig. 2(a)의 동탄성계수와 정탄성계수의 차이보다는 작다. 마산지역 코어는 Fig.
제안 방법
1(a) 참조). 감지기에서 구한 시간영역상에서의 신호를 FFT(fast fourier transform)하여 주파수 영역으로 변환시킨 후에 진폭이 가장 큰 첫 번째 모드의 공진 주파수로부터 종파속도를 구해 동탄성계수를 계산 한다(Fig. 1(b) 참조).
압축강도와 정탄성계수 실험전에 공시체의 상하면은 연마기로 연마하였으며 정탄성계수 실험시의 변형률은 LVDT를 사용하여 측정하였다. 압축강도는 KS F 2405 규격(콘크리트의 압축강도 시험방법)을, 정탄성계수는 KS F 2438규격(콘크리트 원주공시체의 정탄성계수 및 푸아숑비 시험 방법)에 따라 실험을 수행하였다.
7의 한국콘크리트학회(KCI) A 모델식(#)은 압축강도 30 MPa이하에서 적용하는모델식이고한국콘크리트학회(KCI) B 모델식(#)은 압축강도 30 MPa이상에서 적용하는 모델식이다. 이러한 모델식들과 마산항의 실험값을 바탕으로 구한 동탄성계수와 정탄성계수 상관관계식을 이용하여 Fig. 7의 설계기준식에 의한 동탄성계수와 압축강도의 상관관계를 구하였다. 경향을 추정에 보면 KCI B식보다는 KCI A식과 실험값의 유사성이 더 깊은데, 30 MPa 이하의 압축강도가 많다는 점에서 이러한 경향성은 합리적이라고 판단된다.
이를 확인하기 위해서 응력-변형률 곡선에서 변형률이 10×10-6과 50×10-6인 곡선상의 점들을 연결한 직선의 기울기를 ‘초기현탄성계수’로 정의하고 이 값을 동탄성계수와 비교하였다.
이러한 경향은 동탄성계수와 재료물성들의 상관관계가 코어채취 항에 따라 조금씩 달랐던 이전의 결과들과는 구분되는 경향이다. 한편, 두 값들의 상관성을 좀 더 명확하게 파악하기 위해 다음과 같은 모델식을 이용하여 실험값들을 분석하였다.
항만구조물에 대한 리모델링 기반 구축 연구의 일환으로 노후 항만구조물에 대한 현장 비파괴 실험과 코어채취를 실시하였다. 대상 항만은 마산항 제1부두(1939년), 인천항 제2부두(1974년), 완도항 제2물양장(1989년)이다.
대상 데이터
코어는 수직벽체에 대해서 간만대, 비말대, 대기부로 영역을 나뉘어 채취하였다. 그러나, 인천은 내항으로 간만대가 존재하지 않아 비말대와 대기부에서만 시료를 채취하였다.
항만구조물에 대한 리모델링 기반 구축 연구의 일환으로 노후 항만구조물에 대한 현장 비파괴 실험과 코어채취를 실시하였다. 대상 항만은 마산항 제1부두(1939년), 인천항 제2부두(1974년), 완도항 제2물양장(1989년)이다. 인천항 제2부두와 완도항 제2물양장은 콘크리트 블록식 구조물이고 마산항 제1부두는 케이슨식 구조물이다.
완도의 3가지 영역, 마산의 3가지 영역, 인천의 2가지 영역에 대한 3개씩의 코어시료를 가지고 실험하였다. 즉, 총 24개 시료에 대해서 실험을 실시하였다.
완도의 3가지 영역, 마산의 3가지 영역, 인천의 2가지 영역에 대한 3개씩의 코어시료를 가지고 실험하였다. 즉, 총 24개 시료에 대해서 실험을 실시하였다. 그러나, 균열 등의 존재로 완도와 마산의 시료 1개씩에서 다른 실험결과들보다는 상당히 낮은 결과값이 제시되어 이 두 시료의 결과는 분석에서 제외하였다.
코어는 수직벽체에 대해서 간만대, 비말대, 대기부로 영역을 나뉘어 채취하였다. 그러나, 인천은 내항으로 간만대가 존재하지 않아 비말대와 대기부에서만 시료를 채취하였다.
이론/모형
압축강도와 정탄성계수 실험전에 공시체의 상하면은 연마기로 연마하였으며 정탄성계수 실험시의 변형률은 LVDT를 사용하여 측정하였다. 압축강도는 KS F 2405 규격(콘크리트의 압축강도 시험방법)을, 정탄성계수는 KS F 2438규격(콘크리트 원주공시체의 정탄성계수 및 푸아숑비 시험 방법)에 따라 실험을 수행하였다.
콘크리트 구조물의 안전성이나 내구성을 파악하기 위해 비파괴 검사법을 실시하는데, 이러한 비파괴 검사법을 이용하면 많은 경우에 동탄성계수(dynamic elastic modulus)를 얻을 수 있다. 이 값은 시료의 일축압축실험에서 얻어지는 일반적인 정탄성계수와는 다르다.
일축압축실험에서 구해지는 정탄성계수는 크게 3가지로 나누어지는데 각각은 무엇입니까?
일축압축실험에서 구해지는 정탄성계수는 크게 다음 3가지로 나눌 수 있다. 접선탄성계수(tangent elastic modulus)는 응력-변형률 곡선의 한지점에서의기울기를나타낸다. 할선탄성계수(secant elastic modulus)와 현탄성계수(chord elastic modulus)는 같은 의미로 쓰이기도 하지만 엄밀히 구별하면, 할선탄성계수는 원점과 압축강도의 40%에 해당하는 지점을 연결한 직선의 기울기를, 현탄성계수는 50×10-6 의 변형률에 해당하는 지점과 압축강도의 40%인 지점을 연결한 직선의 기울기를 나타낸다. 일반적으로 KS F 2438 규격(콘크리트 원주공시체의 정탄성계수 및 푸아숑비 시험방법)에서 측정되는 정탄성계수는 위의 3가지 탄성계수에서 현탄성계수를 의미한다.
비파괴 시험법 중에서 충격공진(Impact Echo: IE)법이란 무엇입니까?
일반적으로 KS F 2438 규격(콘크리트 원주공시체의 정탄성계수 및 푸아숑비 시험방법)에서 측정되는 정탄성계수는 위의 3가지 탄성계수에서 현탄성계수를 의미한다. 한편, 비파괴 시험법 중에서 충격공진(Impact Echo: IE)법 등은 실험체에 매우 작은 충격을 주어 공진주파수를 측정하는 것으로 이 방법에 의해 구해지는 동탄성계수는 매우 낮은 변형률 수준에서 측정된 일종의 초기접선탄성계수로 간주할 수 있다. 따라서, 이러한 동탄성계수와 정탄성계수의 차이를 살펴보고 그 값들의 상관관계를 파악하는 것은 비파괴 검사법에 의해 측정될 수 있는 동탄성계수를 이해하고 이용하는데 매우 중요하다(김동수 et al.
참고문헌 (8)
김동수, 박형춘, 이광명, (1997). 충격반향기법을 이용한 콘크리트 부재의 비파괴 검사. 한국콘크리트학회 논문집, 9(2), 109-119
Hsiao, C., Cheng, C. C., Liou, T. and Juang, Y. (2008). Detecting flaws in concrete blocks using the impact-echo method, NDT & E international, 41(2), 98-107
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