[논문]탄소섬유보강판으로 보강된 철근콘크리트보의 균열 발생원 탐사를 위한 Acoustic Emission의 적용

한상훈; 이웅종; 조홍동; 나승일

탄소섬유보강판으로 보강된 철근콘크리트보의 균열 발생원 탐사를 위한 Acoustic Emission의 적용
The Application of Acoustic Emission to detect the Crack Source Location for RC Beams Strengthened With Carbon Fiber Reinforced Plates 원문보기

한상훈 (정회원, 충북대학교 공과대학 토목공학과) , 이웅종 (쌍용중앙연구소 콘크리트 연구실) , 조홍동 (충북대학교 공과대학 박사과정 수료) , 나승일 (충북대학교 공과대학)

This Study was conducted to evaluate structural integrity and crack source location of RC structures strengthened with Carbon Fiber Reinforced Plates using acoustic, Four pont bending tests were carried out RC reinforced with C.F.R.P for the several strengthening specimens, the process of fracture was monitored by Acoustic Emission and duration and energy in AE parameters were analyzed. The location and propagation of crack could be easily determined by monitoring AE, which concluded that AE technique could be a very useful tool to evaluate structural integrity of reinforced RC structure.

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문제 정의

보강된 콘크리트 구尧 물에서 발생하는 하중의 단게별 균열의 혐상과 AE parameters를 분식하고 결함원 탐사 기嘻운 실시하여 고찰하였으며 보수 . 보강된 교량고} 깉은 대형 구조물의 모니터링에 대한 기초 자료를 마련하는 데 목적이 있다
따라서 보 수 . 보강된 콘크리트 구조물의 균열이 어上 정도 발생되어 있으며, 하중 단계에 따른 균열 상태를 파악하는 기술이 필요하다 따라시 본 연구에서는 음향방출기법을 이용하이 보수 . 보강된 콘크리트 구尧 물에서 발생하는 하중의 단게별 균열의 혐상과 AE parameters를 분식하고 결함원 탐사 기嘻운 실시하여 고찰하였으며 보수 .

가설 설정

본 논문에서는 보수 - 보강된 콘크리트 구조물의 걸함원 탐사가 목적이므로 컬근 콘크리트 구조물이 노후화 또는 상당한 손상을 입었다고 가정하여, 압축강도를 비교적 낮개 채택하며 시험체를 제작하였 다. 휨시험체는 200。X250X 150mm이고, 진단 시험체는 2200x300><200mm로 제작하였다.

제안 방법

보강된 시험치I를 UTM bed에 설치하고 한쪽 측면에 8개의 센서를 삼각형으로 느착하이, 4점재하실 험을 실시하였다. UTM으로 시험편에 하중을 제하하면 시험편내의 국부적인 변형에 의하여 AE 발생 원미 발생하는데 이 발생된 AE는 센서에 의해 감지된 후 pre-amplifier에서 40dB 증폭된 후 SPARTAN₂₀00에서 다시 2차적으로 20dB 측정된 각종 AE parameters들에 대한 분석을 실시하였다
보강된 시험치I를 UTM bed에 설치하고 한쪽 측면에 8개의 센서를 삼각형으로 느착하이, 4점재하실 험을 실시하였다. UTM으로 시험편에 하중을 제하하면 시험편내의 국부적인 변형에 의하여 AE 발생 원미 발생하는데 이 발생된 AE는 센서에 의해 감지된 후 pre-amplifier에서 40dB 증폭된 후 SPARTAN₂₀00에서 다시 2차적으로 20dB 측정된 각종 AE parameters들에 대한 분석을 실시하였다
보강된 콘크리트 구조물의 균열이 어上 정도 발생되어 있으며, 하중 단계에 따른 균열 상태를 파악하는 기술이 필요하다 따라시 본 연구에서는 음향방출기법을 이용하이 보수 . 보강된 콘크리트 구尧 물에서 발생하는 하중의 단게별 균열의 혐상과 AE parameters를 분식하고 결함원 탐사 기嘻운 실시하여 고찰하였으며 보수 . 보강된 교량고} 깉은 대형 구조물의 모니터링에 대한 기초 자료를 마련하는 데 목적이 있다
시험체들에 대하며 삼각형 결함원 탐사시험을 이용하여 곁함원 위치탐사를 실시하였다.

대상 데이터

본 논문에서는 보수 - 보강된 콘크리트 구조물의 걸함원 탐사가 목적이므로 컬근 콘크리트 구조물이 노후화 또는 상당한 손상을 입었다고 가정하여, 압축강도를 비교적 낮개 채택하며 시험체를 제작하였 다. 휨시험체는 200。X250X 150mm이고, 진단 시험체는 2200x300><200mm로 제작하였다.
여기서 압축강도는 9개의 공시체플 평균한 값이다. 본 실험에서 사윰된 철근은 SD30의 DIO, D13, D22를 사용하였다. 철근의 인장강도 시험결과로는 항복강도이 3552kgf/cm2, 인장강도는 5218kgf/em2로 나타났다.

성능/효과

모든 시험체에서 AE events가 균열 진긴방향쪽으三 발생하있으며, 균얼 발생위치 및 시간뿌만 아니 라 균열 진진방향도 정확하게 탐사하였다. 즉 보강방법과 횜, 진단 시험체에 상롼없이 균열발생 위치를 사전에 잘 탐사하고 있음을 일았다.
(3) 보수 . 보강된 휨 시험체의 경우 보강방법에 관계없이 최대하중의 50%이후부터 AE 활동성이 높 아지기 시작했으며, 이런 결과는 50%일때부터는 콘m리트의 인장부위는 파단이 났고 이후부터 칠 己과 보강재료인 탄소판 컴퍼지트가 하중을 받기 떼문인 것으로 판단되며, 보수 - 보강된 전단 시험 체의 경우는 최대하중외 75%이후부터 AE 활동성이 높아기기 시작했으며, 이런 결과는 전단시힘체 의 취성파괴 특징이 斗타난 것으로 판단된다.
휨 시험체인 Type I, II는 5。%일 때와 비교하여 75% 인 경우 지속시간과 에너지가 증가하기는 했으나 25%에서 50%로 하중이 증가했을 경우와 비교하여 상대적으로 크게 변화하지는 않았다. 전단 시험체인 Type III, IV 는 전단균열의 급적한 진전과 함께 50% 일 떼와 비교하이 지속시간과 hit는 급격한 증가를 보이기 시작했으며, 에너지의 겸우에도 증가함을 알 수 있었다. Type III, IV의 이러한 AE 특성은 전단시험체 의 취성파괴를 보여주는 결과이다.
최대하중의 25%정도의 하중을 가했을떄, 흼 . 전단시험체의 내부에 국부적인 응력집중이 발생하는 단계로 모든 Type어서 AE Type IV 6.2 25 360 발생빈도가 매우 낮으며 에너지와 지속시간 크기도 상대적으로 낮은 값을 보였으며, 표' 최매하중의 25% 일때의 에너지와 지속시간 각각의 하중크기와 AE특성은 표1과 같다.
모든 시험체에서 AE events가 균열 진긴방향쪽으三 발생하있으며, 균얼 발생위치 및 시간뿌만 아니 라 균열 진진방향도 정확하게 탐사하였다. 즉 보강방법과 횜, 진단 시험체에 상롼없이 균열발생 위치를 사전에 잘 탐사하고 있음을 일았다. 따라서 삼각헝 걸함원 탐사기법이 AE 걸함원 탐사기법으로 아주 양호한 결과를 나타내고 있음을 알 수 있었디

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