R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 200806건설핵심D20 | |||||
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| 연구사업명 | 건설기술연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 정착부를 포함한 긴장재의 비파괴 안전진단기술 개발 및 실용화 | |||||
| 총 연구기간 | 2006-12-20 ~ 2009-12-16 | |||||
| 연구책임자 | 성택룡 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
138명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 506,750,000 원 기업 : 191,600,000 원 계 : 698,350,000 원 |
총연구비 | 정부 : 834,750,000 원 기업 : 452,000,000 원 계 : 1,286,750,000 원 |
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| 연구기관명 | 포항산업과학연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | ||||||
| 주요 내용 |
사장교 케이블은 상시진동이나 풍우진동에 의한 측방향 대변형 때문에, 정착부 쐐기와 케이블이 맞닿는 부분에는 높은 휨 응력이 발생한다. 결과적으로 정착부 케이블은 휨피로 및 응력부식에 상시 노출되어있다. 그러나 현재까지 국내에서는 케이블 관련하여 현장에 적용된 결함진단기술이 전무한 실정이다. 본 연구에서는 초음파를 케이블 단부에 주사하고 되돌아오는 반향파를 계측 분석하여, 케이블의 단면감소를 진단할 수 있는 기법을 개발한다. 상기 기술은 PC구조물 정착부의 텐던 결함 진단에도 쉽게 적용할 수 있다. 그러나 PC거더의 경우는 텐던의 내구성 진단보다도 텐던의 장력추정이 우선적으로 해결해야 할 문제이다. 그러므로 외부 긴장 PC거더의 텐던 장력추정을 위하여 사장교 케이블에 성공적인 적용사례가 있는 진동기반 SI기법을 적용하여 텐던의 장력을 추정하는 방법을 연구한다. 또한, 내부 긴장 PC거더의 텐던 장력 추정을 위하여, 텐던 단부의 종진동을 계측 분석하여, 텐던의 장력을 추정 할 수 있는 기법의 요소기술개발도 포함한다. [최종목표] 본 과제는 다음과 같이 3가지 최종 연구목표를 포함한다 ○ 긴장재 정착부 결함 진단기술 개발 및 진단장비 실용화 목표 외국에서 현장 적용되고 있는 충격반향방법은 결함에 의해서 반사되는 응력파의 피크(peak)판독을 통한 결함의 유무를 판정하는 방법이다. 그러나 결함신호가 계측신호의 잡음과 구분이 명확하지 않고, 결함위치를 표시하고는 있지만, 그 위치가 입력충격파의 주파수성분을 고려하여 산정한 것인지 알 수 없고, 결함의 크기가 어느 정도인지도 알기 어렵다. 왜냐하면, 기존의 방법은 일반 초음파장비를 이용한 탐상이고, 일반 초음파장비는 벌크파를 이용한 탐상에 맞게 설계되고 화면에 보여주기 때문이다. 그러나 본 연구에서 이용하는 탐상기술은 유도초음파를 이용한 방법으로서, 긴장재의 길이 방향을 따라서 진행되는 유도응력파는 일반 벌크파와는 다르게 입력충격파의 주파수성분에 따라서 매질 내에서의 진행속도가 다르다. 본 연구에서는 수치해석을 통해서 충격입력파의 주파수성분별 유도응력파의 진행속도 및 검측 가능한 결함의 크기 등을 정량화 하고, 계측된 반향파로부터 결함정보를 획득하는 방법을 정립하여 소프트웨어로 구현하고자 한다. 또한, 정립된 진단이론을 사장교 정착부 및 PC빔의 모형에 결함 시나리오별로 적용하여 실험적 검증을 수행하고, 서해대교 및 일반도로교 현장에 개발진단 기법을 적용함으로서 현장 적용성을 검증하고 보완 하고자 한다. 현재 외국에서 적용되는 긴장재의 초음파 결함탐상방법은 센서와 긴장재의 확실한 부착을 위하여 특수부착 보조장치가 필요한데, 국내에는 적용사례가 없어서 그러한 보조장치의 구조조차 외국문헌을 참조하여 개발하여야 한다. 또한, 기존의 초음파탐상장비를 긴장재의 정착부 탐상용으로 개조하여 현장 적용이 용이하도록 실용성 확보를 위한 연구를 수행하고자 한다. ○ 외부긴장 텐던의 장력추정기술 개발 및 실용화 목표 외부긴장 PC구조물의 장력추정을 위하여, 사장교 케이블의 장력추정에 성공적으로 적용되었던 SI기법을 이용한 진동기반 장력추정기법을 적용하고 성능검증을 실험실 모형 및 현장적용을 통하여 검증하는 것을 최종 목표로 한다. SI기법을 이용한 진동기반 장력추정기법은 적용 대상 구조물의 형상에 무관하여 적용 가능하기 때문에, 다양한 PC 덴던의 경계조건에 적용할 수 있으리라 판단된다. ○ 내부긴장 텐던의 장력추정 요소기술 개발 목표 자기유도응력파(Magnetostrctive guided stress wave)는 초음파보다 높은 강도의 파를 얻기에 용이하여, 최근 주목 받고 있다. 본 세부과제에서는 초음파보다 강력한 자기유도응력파 센서 및 펄스발생장치를 개발하고, 그라우팅된 35m PC빔 텐던에 주사하여 입력유도파의 주파수성분을 변화시켜 가면서 반향파의 최대 도달거리를 실험적으로 확인한다. 또한, 계측된 반향파의 군속도와 장력사이의 관계를 이용하여 텐던의 장력을 추정할 수 있는 요소기술을 개발한다. [연구내용 및 범위] 본 과제의 연구목표별 내용 및 범위는 다음과 같다 ○ 정착부 긴장재의 결함진단기술 및 장비 개발 수치시뮬레이션을 통한 정착부 긴장재의 결함진단 이론 개발 사장교 케이블 정착부 및 PC빔 정착구 모형 설계 및 시공 사장교 케이블 및 PC텐던의 결함 시나리오에 대한 진단기법 및 진단장비의 결함탐상 실험실 성능시험 유도초음파 진단장비 및 특수 부착 보조장치 개발 및 제작기존 사장교 케이블 정착구의 유지관리 국내외 자료 수집 사장교 케이블 정착구의 유지관리 및 상태평가 지침 정립 사장교 케이블 정착구 내구성평가 기법의 현장 적용성 검증기법 정립 서해대교 케이블 정착구에 개발진단 기법 및 장비의 현장 적용성 검증 기존 PC거더 정착구 손상사례 수집 및 분석 PC거더의 내구성 내하성 영향인자 분석 및 DB정립 PC거더의 정착구 상태평가 지침 정립 PC거더의 정착구 내구성 평가 기법의 현장 적용성 검증기법정립 일반 PC교량의 텐던 정착구에 개발 진단기법 및 장비의 현장 적용성 검증 정착부 긴장재 결함 진단기법의 소프트웨어 제작 정착부 긴장재 결함 진단장비의 시제품 제작 ○외부긴장 PC텐던의 장력 추정 기법 개발 진동기반 SI기법을 이용한 외부긴장 PC텐던의 장력추정 이론정립 진동기반 외부긴장 텐던의 장력추정기법의 수치시뮬레이션을 통한 검증 개발 장력추정 기법의 실험실 모형을 통한 검증 진동기반 SI기법을 이용한 외부긴장 PC텐던의 장력추정 기법의 현장검증 및 문제점 보완 개발기법의 소프트웨어 제작 ○내부긴장 PC텐던의 장력추정 요소기술 개발 이론 개발 및 수치시뮬레이션을 통한 검증 PSC빔 시험체에 대한 개발기술의 성능 시험 개발 장력추정 기법의 현장 적용성 검증방안 정립 개발기술의 소프트웨어 제작 개발기술의 장비 제작 현장 기초시험 |
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| 색인어 | 한글 | 안전진단 | 장력추정 | 시스템인식 | 케이블 | 텐던 |
| 영문 | Safety Estimation | Tension Estimation | System Identification | Cable | Tendon | |
| 최종보고서 | 0529_정착부를 포함한 긴장재의 비파괴 안전진단기술 개발 및 실용화.pdf | |||||