선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이 연구에서는 FBG센서가 내장된 7연 강연선을 이용하여 포스트텐션 UHPC 교량의 종방향 긴장재 긴장력에 대한 장기모니터링을 실시하였다. 그리고 이 연구에서 제안하는 강연선 긴장력 계측방법의 시공 중, 차량재하시험 및 공용 중장기계측 성능과 FBG센서의 온도보정 방법에 대해 고찰하였다. 연구결과를 정리하면 다음과 같다
제안 방법
- FBG센서가 내장된 7연 강연선을 중앙 세그먼트 우측 1개소 덕트에 설치하였으며, 긴장력 도입 완료 후 내부에 모르타르를 주입함으로써 거더와 일체화시켰다. 완성된 3개의 세그먼트는 설치현장으로 이동 및 가설하여 횡방향 강봉을 삽입 후 긴장함으로써 Fig.
- UHPC 교량의 장기적인 긴장력 관리를 위해 시공단계별 긴장력을 계측하고, 현장시공 완료 후 장기모니터링시스템을 구축함으로써 재하시험 등 약 1년 동안의 대기온도와 장기적인 내부 긴장력 변화를 계측하였다. Fig.
- 5와 같이 3개의 세그먼트로 구성되어 있다. 각 세그먼트는 90℃이상의 증기양생을 이용한 프리캐스트로 제작하였으며, 프리스트레스 적용을 위해 직경 15.2mm 7연 강연선 7 가닥을 직선으로 설치하고 포스트텐션방식으로 긴장력을 도입하였다.
- 5 m로 제작하였으며, 세그먼트 중앙지점과 긴장단(jacking end)의 긴장력을 계측할 수 있도록 2개의 FBG센서를 배치하였다. 긴장력 도입은 긴장단에서 모노 인장젝을 이용하여 개별 긴장하였으며, FBG센서를 내장한 강연선은 한 개 덕트의 강연선 7본 중 마지막으로 긴장하였다.
- 이 연구에서는 FBG센서를 내장한 7연 강연선을 실제 포스트텐션 UHPC 교량에 적용하여 도입 긴장력과 시공완료 후 콘크리트 내부 프리스트레스 변화에 대한 장기모니터링을 수행하였다. 또한 현장에서 계측된 계측결과와 대기온도 계측정보를 이용하여 FBG센서를 내장한 7연 강연선의 온도보정계수 산정방법을 도출하였다. 이로부터, 이 연구에서 사용한 강연선의 긴장력 측정방법이 내부 프리스트레스 변화를 효과적으로 측정할 뿐만 아니라, 장기적인 프리스트레스 손실에 대한 모니터링과 온도보정 방법의 유효성을 제시하였다.
- 또한, 장기성능을 확인하기 위해 1년 동안 약 6개월 간격으로 총 3회의 재하시험을 수행하였으며, 재하시험 시기와 차량 중량은 Table 2와 같다. 그리고 FBG센서 내장 강연선을 이용하여 차량하중 재하에 의한 긴장력의 변화량을 계측한 결과, Fig.
- 이에 이 연구에서는 초기 긴장력 도입 완료 후 FBG센서가 내장된 7연 간연선의 단부를 절단하고, 단부 FBG센서를 연성이 우수한 공압튜브와 강재 주름관을 이용하여 2중 보호 후 설치현장으로 이동하여 시공하였다. 또한, 현장시공 완료 후 FBG센서의 효율적인 계측을 위해 광섬유용착기(fiber optic splice)를 이용하여 광점 퍼코드를 연결하고 설치 계측함체까지 지중매설하여 계측시스템을 구축하였다(Fig. 9). 계측함체는 Fig.
- 3과 같이 항온항습기를 이용한 실내실험을 수행하였다. 온도실험은 항온항습기에서 최대 40℃의 온도변화에 따른 FBG센서의 파장변화를 계측하였다. 이 실험에서 유효변형률(Δε)이 0이므로 온도변화에 따른 파장변화는 온도계수에 의한 영향만 존재한다.
- 이 연구에서 제안하고 있는 콘크리트 내부 긴장력 계측방법의 효율성을 검증하기 위해 Fig. 10과 같이 재하시험을 수행하였으며, 재하시험은 차량 가속구간에 대한 공간확보의 어려움이 있어 정적재하시험만 진행하였다.
- 이 연구에서는 FBG센서가 내장된 7연 강연선을 이용하여 포스트텐션 UHPC 교량의 종방향 긴장재 긴장력에 대한 장기모니터링을 실시하였다. 그리고 이 연구에서 제안하는 강연선 긴장력 계측방법의 시공 중, 차량재하시험 및 공용 중장기계측 성능과 FBG센서의 온도보정 방법에 대해 고찰하였다.
- 이 연구에서는 FBG센서를 내장한 7연 강연선을 실제 포스트텐션 UHPC 교량에 적용하여 도입 긴장력과 시공완료 후 콘크리트 내부 프리스트레스 변화에 대한 장기모니터링을 수행하였다. 또한 현장에서 계측된 계측결과와 대기온도 계측정보를 이용하여 FBG센서를 내장한 7연 강연선의 온도보정계수 산정방법을 도출하였다.
- 이에 이 연구에 식 (2)에서 제시된 온도계수의 적용성과 연구에 적용된 FBG센서의 온도계수를 재산정하기 위해 Fig. 3과 같이 항온항습기를 이용한 실내실험을 수행하였다. 온도실험은 항온항습기에서 최대 40℃의 온도변화에 따른 FBG센서의 파장변화를 계측하였다.
- 이러한 점을 보완하여 FBG센서를 SHM에 적용할 때에는 센서 및 센서단부에 대한 적절한 보호가 이루어져야 한다. 이에 이 연구에서는 초기 긴장력 도입 완료 후 FBG센서가 내장된 7연 간연선의 단부를 절단하고, 단부 FBG센서를 연성이 우수한 공압튜브와 강재 주름관을 이용하여 2중 보호 후 설치현장으로 이동하여 시공하였다. 또한, 현장시공 완료 후 FBG센서의 효율적인 계측을 위해 광섬유용착기(fiber optic splice)를 이용하여 광점 퍼코드를 연결하고 설치 계측함체까지 지중매설하여 계측시스템을 구축하였다(Fig.
- 정적재하시험은 Fig. 11과 같이 교축방향 1/3, 1/2, 2/3 지점에 차량의 중륜과 후륜이 중앙에 위치하도록 재하하였으며, FBG센서로부터 계측된 온도보정 전 긴장력 계측결과를 정리하면 Fig. 12와 같다. 각 Load Case(LC)에 대한 차량 하중에 의한 내부 긴장력 변화량은 LC 1과 LC 2에서는 각각 +2.
대상 데이터
- FBG센서를 내장한 강연선은 Fig. 7과 같이 길이 12.5 m로 제작하였으며, 세그먼트 중앙지점과 긴장단(jacking end)의 긴장력을 계측할 수 있도록 2개의 FBG센서를 배치하였다. 긴장력 도입은 긴장단에서 모노 인장젝을 이용하여 개별 긴장하였으며, FBG센서를 내장한 강연선은 한 개 덕트의 강연선 7본 중 마지막으로 긴장하였다.
- 9). 계측함체는 Fig. 9(d)와 같으며 FBG센서 계측을 위한 인터로게이터(interrogator)와 데이터 저장을 위한 컴퓨터, 디지털 온도계 등으로 구성되어 있다.
- 이 연구에 적용된 UHPC 교량은 길이 11.0m, 폭 5.0m, 높이 0.6m의 포스트텐션 거더로서 Fig. 5와 같이 3개의 세그먼트로 구성되어 있다. 각 세그먼트는 90℃이상의 증기양생을 이용한 프리캐스트로 제작하였으며, 프리스트레스 적용을 위해 직경 15.
- 이 연구에서 사용한 FBG센서를 내장한 7연 강연선은 Fig. 2와 같이 강제튜브(steel tube) 내부에 FBG센서를 삽입하고 접착제를 이용하여 고정한 후 킹와이어를 FBG센서 내장 튜브로 교체하여 제작된다.
성능/효과
- (1) 초기 도입 긴장력은 긴장 장비의 정밀한 제어가 어려울 경우 5% 이상의 순간손실이 발생할 수 있음을 확인하였으며, 직선으로 배치된 강연선들 사이에서도 파상마찰 및 강연선들 간의 꼬임으로 인해 양단에서 긴장력 차이가 7%이상 발생할 수 있음을 발견하였다.
- (2) 교량 완공 후 실시한 차량재하시험을 통하여 콘크리트 내부 긴장부재의 긴장력 측정이 가능하였으며, 1년 간 장기계측을 통하여 이 연구에서 제안하는 FBG 센서를 이용한 포스트텐션 강연선의 긴장력 계측방법의 적용성을 입증하였다.
- (3) 교량의 FBG센서 장기모니터링 계측결과와 대기온도 정보를 활용하여 현장에 설치된 교량의 강연선 긴장력을 평가한 결과, FBG센서를 이용한 구조물의 장기 모니터링에서는 온도보정을 수행하지 않을 경우 대기 온도 변화에 따라 10%이상의 긴장력 증감으로 판단할 수 있으므로 온도보정이 매우 중요함을 알 수 있었다. 아울러 이 연구에서 제안한 온도보정 방법의 유효성도 입증되었다.
- 또한, 장기성능을 확인하기 위해 1년 동안 약 6개월 간격으로 총 3회의 재하시험을 수행하였으며, 재하시험 시기와 차량 중량은 Table 2와 같다. 그리고 FBG센서 내장 강연선을 이용하여 차량하중 재하에 의한 긴장력의 변화량을 계측한 결과, Fig. 13과 같이 차량 통과시 긴장력 변화는 초기 긴 장력 대비 1% 내외로서 매우 작은 것으로 나타났다.
- 8과 같다. 긴장력 입 단부에 근접한 BG1은 164.26kN으로 계측되어 설계 긴장력 대비 6.51% 큰 힘이 도입되었으며, 세그먼트 중앙 1/2지점의 BG2에서는 151.64 kN으로 설계 긴장력 대비 1.95% 작은 값이 계측되었다.
- 도입 긴장력을 계측한 결과로 부터 긴장력 도입과정에서 인장기를 정밀하게 제어하지 못하는 문제로 인하여 설계긴장력과 계측긴장력의 차이가 5% 이상 발생하였다. 따라서 긴장력을 도입시 시방서 기준인 5% 이내 즉시손실을 만족시키기 위해서는 긴장장비의 정밀한 제어가 필요할 것으로 판단된다.
- 또한 M2 방법을 적용할 경우 FBG센서에 의한 긴장력 계측값의 오차가 큼을 알 수 있었다.
- (3) 교량의 FBG센서 장기모니터링 계측결과와 대기온도 정보를 활용하여 현장에 설치된 교량의 강연선 긴장력을 평가한 결과, FBG센서를 이용한 구조물의 장기 모니터링에서는 온도보정을 수행하지 않을 경우 대기 온도 변화에 따라 10%이상의 긴장력 증감으로 판단할 수 있으므로 온도보정이 매우 중요함을 알 수 있었다. 아울러 이 연구에서 제안한 온도보정 방법의 유효성도 입증되었다.
- 위와 같은 네 가지 방법에 의한 온도보정을 수행하여 긴장력을 계측한 결과, 대기온도에 의한 온도보정 후(Fig. 14에서 T.C.BG2)에는 온도보정 전(Fig. 14에서 BG2)의 결과 보다 일관된 긴장력 계측값을 보이고 있다. 특히 M3, M4방법에 의한 긴장력 계측결과가 외부온도와 상관없이 일정한 값을 보여 실무에 적용 가능한 방법으로 판단된다.
- 39kN의 변화를 보였다. 이 결과로부터 차량하중에 의해 계측된 긴장력은 공용 중 긴장력에 비해 매우 작고, FBG센서 위치에서는 인장응력이 발생함을 알 수 있었다.
- 이로부터 FBG센서를 이용한 강연선의 유효변형률 계측을 위한 온도보정을 위해서는 FBG센서가 부착되는 부재의 열팽창계수(이 연구에서는 UHPC의 열팽창계수 αPSC)를 적용하는 것이 매우 중요한 것으로 나타났다.
- 또한 현장에서 계측된 계측결과와 대기온도 계측정보를 이용하여 FBG센서를 내장한 7연 강연선의 온도보정계수 산정방법을 도출하였다. 이로부터, 이 연구에서 사용한 강연선의 긴장력 측정방법이 내부 프리스트레스 변화를 효과적으로 측정할 뿐만 아니라, 장기적인 프리스트레스 손실에 대한 모니터링과 온도보정 방법의 유효성을 제시하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.