[표지]
요약문
목차
1. 스마트 강연선의 장기 성능 및 내구성 검증 15
1.1. 스마트 강연선의 제조 방법 및 연결 상세 등 품질 개선 15
1.1.1. 스마트 강연선의 제조방법 개선 15
1.1.2. 스마트 강연선의 연결방법 개선 16
1.1.2. 스마트 강연선의 고강도 강연선 적용 17
1.1.3. 소결론 18
1.2. 스마트 강연선의 장기성능 및 내구성 검증 19
1.2.1. 개요 19
1.2.2. 장기성능 검증 실험체 제작 및 계측 19
1.2.3. 스마트 강연선 적용 외부 텐던의 성능 검증 실험 21
1.2.4. 소결론 24
1.3. 스마트 강연선의 온도 특성 25
1.3.1. 개요 25
1.3.2. 스마트 심선의 온도 특성 실험 결과 25
1.3.3. 소결론 26
2. 스마트 강연선의 활용 기술 개발 27
2.1. 스마트 강연선 활용 PSC 부재 극한강도 평가 27
2.1.1. 개요 27
2.1.2. 실험체 제작 27
2.1.3. 실험결과 분석 29
2.1.4. 소결론 33
2.2. 스마트 강연선 활용 프리텐션 부재의 전달길이 추정 34
2.2.1. 개요 34
2.2.2. 전달길이 관련 설계기준 검토 34
2.2.3. 전달길이 실험 계획 36
2.2.4. 전달길이 실험 결과 및 분석 41
2.2.5. 실험 변수에 따른 전달길이 46
2.2.6. 소결론 50
3. 스마트 강연선의 현장 적용 51
3.1. 55~170m 길이의 스마트 강연선 제작 51
3.2. 스마트 강연선의 실 교량 현장 적용 및 긴장력 손실 분석 52
3.2.1. 스마트 강연선의 실 교량 현장 적용 52
3.2.2. 스마트 강연선 활용 실 교량의 긴장력 즉시 손실 추정 57
3.2.3. 스마트 강연선 활용 실 교량의 시간 의존적 긴장력 손실 추정 65
3.2.4. 소결론 68
3.3. 원전 구조물의 스마트 강연선 적용 69
3.3.1. 개요 69
3.3.2. 스마트 강연선의 고온 왁스 특성 실험 70
3.3.3. 원전 테스트베드용 스마트 강연선의 제작 72
3.3.4. 스마트 강연선의 설치 74
3.3.5. 소결론 76
3.4. 스마트 강연선의 아파트 사무동 적용 77
3.4.1. 개요 77
3.4.2. 계측 결과 77
3.4.3. 소결론 79
4. 스마트 모니터링 기술 개발 81
4.1. 스마트 강연선 긴장력 추정식 도출 81
4.1.1. 개요 81
4.1.2. 관계식 유도 81
4.1.3. 검증 84
4.2. 스마트 내하력 평가 기술 개발 85
4.2.1. 개요 85
4.2.2. 스마트 강연선 활용 PSC 교량 동특성 추출 85
4.2.3. 스마트 강연선 활용 PSC 교량의 스마트 내하력 평가 기술 개발 90
4.3. 소결론 95
5. 기존 교량의 외부 텐던 상태 평가 기술 개발 97
5.1. 외부 텐던 상태평가와 구조물 안전 97
5.2. 외부 텐던 긴장력/손상 측정 장비 제작 97
5.2.1. 외부 텐던 긴장력/손상 측정 기본 원리 97
5.2.2. 기존 기술의 한계 98
5.2.3. 외부 텐던 긴장력/손상 측정 장비 제작 99
5.3. 외부 텐던 긴장력/손상 측정 실험 100
5.3.1. 텐던 장력과 자속밀도(B)의 선형성 100
5.3.2. 텐던 손상 측정 실험 102
5.4. 소결론 및 향후 연구방향 103
참고문헌 105
서지자료 109
판권기 110
표 1.1. 장기성능 실험체 현황 19
표 1.2. 장기성능 실험체 초기 긴장 변형률 및 응력 20
표 1.3. 온도 특성 실험 결과 - 기준 파장과 온도 계수 25
표 2.1. 추가 실험체 현황 28
표 2.2. 유효프리스트레스 변형률 및 정착손실(×10-6)(이미지참조) 29
표 2.3. 스마트 강연선의 변형률 30
표 2.4. 극한 상태에서의 프리스트레스 32
표 2.5. 강연선 제원에 따른 계수(BS) 35
표 2.6. 전달길이 산정 계수(Eurocode 2) 36
표 2.7. 전달길이 실험의 변수 종합 37
표 2.8. 스마트 강연선 적용 현황 37
표 2.9. 실험 결과의 용어 정의 43
표 2.10. 전달길이 실험값과 이론값의 비교 44
표 3.1. 스마트 강연선 적용 실 교량의 개요 52
표 3.2. 시간 의존적 긴장력 손실 이론값(kN, 양노3교, 내측 거더) 67
표 4.1. 계측 개요 86
표 4.2. 동특성(고유진동수) 추정 결과 87
표 4.3. 금당교 개요 88
표 4.4. 센서별 응답으로 추정된 고유진동수 89
표 4.5. 내하력 평가 방법별 내하율 및 공용내하력 91
표 4.6. 모델변수 개선 결과 92
표 4.7. 개선된 유한요소모델 동적응답 결과 비교 93
표 4.8. 개선된 유한요소모델 정적응답 결과 비교 93
표 4.9. 기존 방법의 내하력 평가 결과 비교 93
표 4.10. PSC 교량의 내하력 평가 방법 비교 94
표 4.11. 계측점 수에 따른 센서 배치 94
그림 1.1. 스마트 강연선의 제조 방법 개선 15
그림 1.2. 연성도 평가 시편제작 모사도 15
그림 1.3. 연성도 평가 인장시험 결과 16
그림 1.4. 아파트 현장 적용을 위한 스마트 강연선 초기 연결 및 보호 방법 16
그림 1.5. 현장 적용을 위한 스마트 강연선의 연결 및 보호 방법 개선 17
그림 1.6. 교량 현장 적용을 위한 스마트 강연선 개선 연결 및 보호 실시 예 17
그림 1.7. 고강도 강연선 적용 스마트 강연선 인장시험 18
그림 1.8. 장기성능 평가용 실험체 제작(텐던 긴장) 작업 20
그림 1.9. 스마트 강연선 배치 및 실험체 전경 20
그림 1.10. 장기성능 실험체의 스마트 강연선 계측 이력 21
그림 1.11. PSC박스거더교의 외부 텐던 파단 및 교통통제 상황 22
그림 1.12. PSC박스거더교 외부 텐던의 배치 형상 및 단면 22
그림 1.13. 외부 텐던 모사 실험체 개념도 23
그림 1.14. 외부 텐던 실험체 제작 및 스마트 강연선 계측 전경 23
그림 1.15. 외부 텐던의 스마트 강연선 계측 이력 24
그림 1.16. 스마트 심선(인발성형 B)의 온도 특성 실험 결과 26
그림 1.17. 스마트 심선의 온도 특성 분석 시스템 26
그림 2.1. 실험체 제원 28
그림 2.2. 실험체 제작 28
그림 2.3. 텐던 긴장 시 스마트 강연선의 변형률 이력 29
그림 2.4. 휨 재하 실험 전경 29
그림 2.5. 하중-변위 관계의 3차 연도 실험과의 비교 30
그림 2.6. 해석결과(RESPONSE 2000)와 비교 31
그림 2.7. 강연선 변형률 이력 31
그림 2.8. 극한 프리스트레스의 실험값과 설계기준의 비교 32
그림 2.9. 실험 변수에 따른 기호 정의 37
그림 2.10. 그레이팅 위치 38
그림 2.11. 강연선 및 콘크리트 센서 부착 위치 38
그림 2.12. 기타 센서 38
그림 2.13. 인장대를 이용한 실험체 배치 현황(50 MPa 실험체 예시) 39
그림 2.14. 프리텐션 부재의 전달길이 실험 과정 40
그림 2.15. 하중-변형률 곡선(50 MPa 실험체) 41
그림 2.16. 로드셀과 스마트 강연선으로부터 계측된 긴장력의 비교 42
그림 2.17. 전달길이 산정 및 비교(C50-S1,860-1) 43
그림 2.18. 전달길이의 실험값 및 이론값의 범위 45
그림 2.19. 실험체 종류별 전달길이 실험값과 이론값 비교 46
그림 2.20. 콘크리트 강도에 따른 콘크리트 변형률 분포(강연선 1,860 MPa 실험체의 예) 47
그림 2.21. 콘크리트 압축강도에 따른 전달길이(기타 변수들은 평균) 47
그림 2.22. 강연선 긴장력에 따른 콘크리트 변형률 분포(50 MPa 실험체의 예) 48
그림 2.23. 강연선 긴장력에 따른 전달길이(기타 변수들은 평균) 49
그림 2.24. 긴장력 도입 방법에 따른 전달길이(기타 변수들은 평균) 49
그림 3.1. 강연선의 분해 및 조립 과정 51
그림 3.2. 피복된 비부착 스마트 강연선의 제작 완료 후 모습 51
그림 3.3. 원평1교의 텐던 배치 형상 52
그림 3.4. 양노3교의 텐던 배치 형상 52
그림 3.5. 스마트 강연선 삽입 위치 53
그림 3.6. 스마트 강연선의 FBG 센서(그레이팅) 위치 53
그림 3.7. 스마트 강연선 적용 과정 54
그림 3.8. 긴장 작업 단계에서의 긴장력 계측 결과 55
그림 3.9. 원평1교의 중앙부 긴장력 변화 추이 56
그림 3.10. 양노3교의 중앙부 긴장력 변화 추이 57
그림 3.11. 긴장력 분포 및 마찰손실 이론식의 조합(원평1교) 58
그림 3.12. 마찰손실에 따른 이론값과 계측값의 비교(원평1교) 58
그림 3.13. 긴장력 분포 및 마찰손실 이론식의 조합(양노3교) 59
그림 3.14. 마찰손실에 따른 이론값과 계측값의 비교(양노3교) 59
그림 3.15. 정착장치 활동에 따른 긴장력 변동 60
그림 3.16. 정착장치 활동에 따른 긴장력 분포(원평1교) 61
그림 3.17. 정착장치 활동에 따른 긴장력 분포(양노3교) 61
그림 3.18. 즉시손실에 따른 긴장력 분포(원평1교) 63
그림 3.19. 즉시손실에 따른 긴장력 분포(양노3교) 63
그림 3.20. 그림 3.4.1 즉시손실 종합(원평1교, 내측 거더) 64
그림 3.21. 그림 3.4.1 즉시손실 종합(양노3교, 외측 거더) 64
그림 3.22. 릴렉세이션에 의한 시간에 따른 긴장력 손실 66
그림 3.23. 시간 의존적 손실 종합(양노3교, 내측 거더) 68
그림 3.24. 시간에 따른 긴장력의 계측값 및 이론값(양노3교, 내측 거더, G4) 68
그림 3.25. 원자력발전소 격납 구조물 69
그림 3.26. 고온 왁스 특성 실험 71
그림 3.27. 스마트 강연선 긴장 및 정착 후 고온 왁스 주입 71
그림 3.28. 왁스 주입 직후 계측 상황 72
그림 3.29. 정착구 내 왁스 상태 72
그림 3.30. 원전 구조물 테스트베드 실험체 현황 73
그림 3.31. 텐던 1번(360˚) 및 7번(240˚)의 현황 73
그림 3.32. 스마트 강연선의 광섬유센서 현황 74
그림 3.33. 스마트 강연선의 제작 74
그림 3.34. 스마트 강연선의 HDPE관 내 삽입 74
그림 3.35. 격납건물 테스트베드 75
그림 3.36. 스마트 강연선 배치 텐던 현황 75
그림 3.37. 스마트 강연선 인발 삽입 76
그림 3.38. 스마트 강연선 설치도 77
그림 3.39. 아파트 사무동 스마트 강연선 설치 전경 77
그림 3.40. 55m 스마트 강연선 계측 결과 78
그림 3.41. 55m 스마트 강연선 긴장력 분포 78
그림 3.42. 13m 스마트 강연선 계측 결과 79
그림 4.1. 하중이 재하된 강연선의 기하 형상 82
그림 4.2. 측선에 작용하는 하중 성분 83
그림 4.3. 기존 식과 도출 식 비교 85
그림 4.4. 임팩트 해머 충격 실험 센서 배치도 86
그림 4.5. 장기거치 실험체에 대한 임팩트 해머 충격 실험 전경 86
그림 4.6. FBG 센서 응답 87
그림 4.7. 가속도계 응답 87
그림 4.8. FBG 센서 배치도 88
그림 4.9. 전기저항식 변형률계 배치도 89
그림 4.10. 가속도계 배치도 89
그림 4.11. 가속도 응답으로 추정된 모드형상 90
그림 4.12. FBG 센서 응답으로 추정된 모드형상 90
그림 4.13. 전기저항식 변형률계 응답으로 추정된 모드형상 90
그림 4.14. 유한요소모델 92
그림 5.1. 정릉천교 외부텐던 부식절단 발생 및 관련 교통통제 97
그림 5.2. 자기이력곡선과 Villari 효과 98
그림 5.3. 기존 방법에 의한 텐던 장력측정 및 한계 98
그림 5.4. 텐던 장력/손상 측정용 요크(Yoke) 시스템 기본 개념도 99
그림 5.5. 텐던 장력/손상 측정용 요크(Yoke) 시스템 99
그림 5.6. 성능검증 시스템 구성 100
그림 5.7. 장력과 최대자속밀도(Bmax)의 변화(이미지참조) 100
그림 5.8. 장력과 최대자속밀도(Bmax)간의 선형성 검증(이미지참조) 101
그림 5.9. 외부 텐던의 장력 측정 방법 101
그림 5.10. 텐선 손상 측정을 위한 손상된 텐던 및 Yoke 이동 시스템 102
그림 5.11. 손상부 자속누설에 의한 자속밀도(B)/자기포텐셜(H) 측정 결과 102
그림 5.12. 단면 손실률 변화 측정 103
그림 5.13. 탈자와 따른 측정치의 변화 103