본 논문에서는 안정적인 전력공급이 어려운 실제 현장에 적용하기 위해서 PSC 내부 텐던의 긴장력 관리를 위한 저전압 EM센싱기법을 검증하였다. 지난 국내외 PSC 구조물 사고 사례를 볼 수 있듯이, 공용간 구조적 안정성을 확보하기 위해서는 PS텐던의 긴장력 관리가 매우 중요함을 알 수 있었다. 이에 본 논문에서는 EM센서를 통해 탄성-자기이론을 기반한 강자성 체의 자기변형과 응력의 관계를 이용하여 전압 크기에 따른 긴장력에 대한 자기이력곡선을 계측하고자 하였다. 이를 위해 이중 원통코일형태의 EM센서를 제작하고 유압식 인장기를 이용한 PS텐던 인장 실험 장비를 구성하였다. 실험은 단계적으 로 전압을 감소시켜 긴장력 크기에 따른 자기이력곡선의 변화를 계측하면서 최대/최소 전압값에 대한 계측결과에 따른 투자 율의 변화와 긴장력의 관계를 비교·분석하였다. 그 결과, 전압이 감소하여 자기장의 크기가 작아짐에 따라 추정식에 대한 상수는 상이하지만 유사한 형태의 자기이력곡선 투자율의 변화를 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 연구에서는 저전압 상태에 서 EM센싱기법을 이용한 PSC 내부 텐던에 대한 긴장력 관리가 가능할 것으로 판단된다.

본 논문에서는 PSC 거더의 긴장력을 계측하기 위한 EM 센싱 기법을 다양한 PS 텐던에 적용하기 위하여 PS 강종별 긴장력 변화에 따른 자기이력 모니터링 결과를 소개한다. PSC 교량의 성능평가에 있어 PS 텐던의 긴장력은 매우 중요한 인자이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증하고 그 이후에는 긴장력 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이를 계측하기 위하여 EM 센서를 이용하여 긴장력을 계측하는 기법에 대한 연구가 이루어지고 있으나 PSC 거더에 사용되는 모든 PS 텐던에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 이에 본 연구에서는 PSC 교량에 주로 사용되는 B, C, D종 PS 텐던에 대해 EM 센싱 기법을 적용하기 위하여 각 강종별 긴장력에 따른 자기 이력 변화를 모니터링하였다. 이를 위해 B종 12.7mm, C종 15.2mm, D종 15.2mm PS 텐던 시편에 50, 100, 150, 180kN의 긴장력을 도입하고 각 긴장력 단계마다 자기 이력 곡선을 EM 센서를 통하여 계측하였다. 계측 결과 각 긴장력 단계마다 그 투자율이 정량적으로 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 B, C 종의 경우 단면적이 달라 선형회귀분석식의 상수는 상이하지만 유사한 기울기를 가지고 변화하고 D종의 경우 다른 강종과 다른 기울기를 가지고 변화하는 것을 확인하였다.

Recently, a new long span composite rahmen bridge has been developed to complement the short span concrete rahmen bridges. In this study, a static bending test was carried out for steel composite rahmen bridges developed for the purpose of decreasing negative moment at the end of steel girder and positive moment at the center of steel girder by introducing a horizontal prestress to the upper flange of the steel girder end. From this, the reinforcement effect of the introduction to the horizontal prestress was verified and the structural safety for the steel composite rahmen bridges was evaluated. As a result, the maximum tensile strain and the maximum compressive strain of the DL specimen at 800 kN were 16% and 12% smaller than those of the CR specimen, respectively. From this, the DL specimen decreased compressive strain due to the tensile strain of the upper flange caused by introducing the horizontal prestress at the end of the steel girder, and the tensile strain of the lower flange also decreased.

이 논문에서는 벽체의 형상(평면벽체, 곡면벽체) 및 벽체에 도입된 긴장력이 충돌저항성능에 미치는 영향을 수치해석적 기법을 사용하여 평가하고자 하였다. 벽체의 곡률 및 긴장력 도입률을 변수로 총 12 케이스의 충돌해석을 수행하였으며, 충돌체로는 상용 민항기엔진의 3차원 상세모델을 사용하였다. 충돌저항성능을 평가하기 위해 관입깊이와 벽체 중앙부 후면의 최대 변위를 비교하였다. 긴장력의 도입에 의해 관입깊이는 약 60∼80% 수준으로 감소하는 것으로 나타났으나, 후면 변위는 큰 차이가 나타나지 않았으며, 벽체 형상에 따른 차이는 상대적으로 크지 않은 것으로 나타났다.

프리스트레스(PS) 긴장재의 긴장력 관리는 거더 성능관리에 있어 매우 중요한 항목이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증한 후 공용시에는 그 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 PSC 거더의 제작단계에서부터 공용시까지 생애주기 동안의 긴장력 관리가 가능한 PSC 거더를 제안하기 위한 기초 연구로서, 현재의 기술수준으로 사용 가능한 센서들을 이용하여 PS 긴장력을 측정하는 실험 연구를 수행하였다. 소규모 거더를 제작하여 4종류의 센서를 설치하였고, 긴장력을 도입하면서 각 센서들의 적용성과 정확성을 평가하였다. 실험결과에 따르면, 중공로드셀은 편심하중이 작용하는 경우 기준값보다 하중을 높게 평가하는 경향이 있었다. EM 센서는 실용이 가능한 정확도를 보여주었으며, 콘크리트 내부의 긴장재를 따라 어느 위치에서도 설치할 수 있다.

이 연구에서는 FBG센서가 내장된 강연선을 포스트텐션 UHPC 교량(길이 11.0m, 폭 5.0m, 높이 0.6m)에 적용하고 약 1년간의 긴장력 장기모니터링 결과를 정리하였다. 그리고 초기 도입 긴장력과 차량재하시험을 통하여 콘크리트 내부 강연선의 긴장력 변화를 계측하고 계측결과에 대한 분석을 수행하였다. 연구결과, 이 연구에서 제안하는 콘크리트 내부 긴장력 측정방법이 공영 중인 교량에서 외력으로 인한 콘크리트 내부의 작은 프리스트레스 변화를 효과적으로 측정할 수 있음을 알 수 있었다. 아울러 장기 계측결과를 이용하여 응력변화에 의한 유효변형률을 정확하게 얻기 위해서는 온도보정에 사용되는 열팽창계수의 선택이 매우 중요함을 알 수 있었다.

본 논문에서는 PSC 거더 내부 긴장재의 Prestress 변화를 계측하고, 그 손실을 관리하기 위하여 PSC 거더 내부에 매립이 가능한 매립형 EM 센서를 연구 및 제작하였다. 현재까지의 PSC 내부 긴장재의 긴장력 손실관리는 시공 시 설계 긴장력 도입 여부 검증에 머물러 있으며, 시공 후에는 관리가 제대로 이루어지고 있지 않다. 이에 본 논문에서는 강자성체에 자기장이 작용하면 비투자율인 강자성체 고유의 특성이 변화한다는 탄성-자기 이론을 기초로, PSC 거더의 정착구와 쉬스관 외관의 특성을 반영하여 PSC 거더 내부에 매립이 가능한 매립형 EM 센서를 설계하여 제작하였다. 제작 후에는 그 성능을 검증하기 위하여 소형 PSC 거더 모형에 제작된 매립형 EM 센서를 설치한 후 콘크리트를 타설하였다. 양생이 종료된 후 7가닥의 PS 텐던을 삽입한 후 텐던에 200, 710, 1070, 1300kN의 긴장력을 도입하면서 매립형 EM센서를 통해 비투자율의 변화를 계측하였다. 계측 결과 도입한 긴장력이 커질수록 PS 텐던의 비투자율이 낮아지는 변화가 있음을 확인하였으며, 도입 긴장력에 따른 투자율이 도입 긴장력을 충분히 추정할 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 제안한 매립형 EM 센서는 PSC교량 내부로 매립이 가능함을 확인하였으며 매립형 EM 센서를 통한 비투자율 변화 계측을 통하여 PS 텐던의 긴장력 변화를 추정할 수 있음을 확인하였다.

본 논문에서는 PSC 거더의 Prestress를 관리하기 위하여 EM 센서를 활용한 PSC 텐던 긴장력 손실 관리 기법을 소개한다. PSC 거더는 콘크리트 거더에 Prestress를 도입함으로써 기존 콘크리트 거더보다 높은 성능을 가지며 보다 저비용의 거더 설계가 가능해 짐으로 현재 많은 교량에 사용되고 있는 거더이다. 그러나 PS 텐던의 긴장력 관리는 거더 성능 관리에 있어 매우 중요한 항목이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증한 후 공용시에는 그 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 강자성 재료가 인장력에 따라 비투자율이 변화하는 특성을 이용하여 EM 센서를 이용해 PS 텐던의 투자율을 계측하여 PS 텐던의 긴장력을 계측하는 기법을 제안하였다. PSC 거더 내부에서 PS 텐던의 투자율을 계측하기 위하여 EM 센서 시작품을 제작하였으며 MTS 실험을 통해 PS 텐던으로 주로 사용되는 7연선 1가닥의 0, 40, 80, 120, 160, 200kN의 긴장력에 따른 투자율 변화를 계측하였다. 계측 결과 각 긴장력 단계마다 EM 센서를 통해 계측된 B-H Loop가 정량적으로 변화하는 것을 확인하였으며 계측된 투자율과 긴장력을 회귀분석한 결과 투자율과 긴장력은 선형 관계를 나타내었다. 이를 활용하여 EM 센서를 이용하여 PS 텐던의 긴장력 관리가 가능함을 검증하였다.

최근에 널리 사용되고 있는 PSC 교량은 콘크리트의 처짐과 균열 등의 취약점을 긴장재와 강봉을 사용하여 보완하고 성능을 향상시킨 구조물이다. 따라서 PSC 교량에서 긴장재에 작용하는 하중을 적절하게 산정하는 것은 구조물의 안전하고 효율적인 유지, 보수를 위하여 중요하다. 이 논문은 텐던에 작용하는 하중과 앵커헤드 변형과의 관계를 확인하기 위하여 멀티 텐던 앵커헤드의 변형률에 대한 수치해석을 수행하고 분석한 것이다. 정확한 해석을 위하여 재료의 물성, 접촉 문제의 비선형성 등을 모두 고려하였으며 해석은 범용 유한요소 프로그램인 Abaqus를 사용하여 수행되었다. 수치해석 결과로부터 텐던에 작용하는 하중을 추정하는 데에는 hoop 방향 변형률이 가장 유용하며, 마찰 계수, 경계조건, 그리고 배치 등에 따라 영향을 받는 것을 확인하였다.

본 논문에서는 프리스트레스 콘크리트(PSC) 거더교의 긴장력 손실을 예측하기 위한 진동기반 모니터링 체계를 제안하였다. 제안한 체계는 긴장력 손실 경보 단계와 긴장력 손실 정도를 평가하는 단계로 구성하였다. 먼저, 긴장력 손실 경보를 위해 두 위치에서 취득된 주파수 응답의 변화를 사용하여 긴장력 손실의 발생을 모니터링하는 새로운 전역적 손상경보기법을 제안하였다. 제안된 기법은 응답신호의 파워스펙트럼만을 이용하기 때문에 별도의 모드해석과정 없이 실시간으로 손상경보가 가능하다. 다음으로, 긴장력 손실 정도를 평가하기 위하여 고유진동수의 변화로부터 긴장력의 상대적인 손실 정도를 평가할 수 있는 긴장력 손실 예측 기법을 선정하였다. 제안된 체계의 유용성을 축소 모형 PSC 거더에 대한 실험을 통해 평가하였다.

본 연구에서는 상용 압연형강과 콘크리트 합성거더인 PSSC(Prestressed Steel and Concrete) 거더의 1, 2차 긴장력과 활하중을 최적설계 하였다. 다단계 긴장에 따른 1, 2차 긴장력과 활하중을 설계변수로 삼았으며, 최종 활하중을 목적함수로 정하였다. 시공단계에 따른 강주형, 충전 콘크리트, 슬래브의 상연과 하연의 허용응력을 설계 조건으로 하였다. 설계 최적화는 상용 프로그램 Matlab의 최적화 모듈을 이용하여 수행되었다. 형고의 변화, 콘크리트 압축강도의 변화, 헌치 높이의 변화 등 다양한 조건에 빠른 최적 설계를 시도하였고, 연구 결과로부터 강선배치, 콘크리트 압측강도 등이 설계에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

부재의 일정구간에 설치된 긴장재의 긴장작업과 이미 긴장되어 있는 상태의 긴장재를 이완시키므로써 의도적으로 유도되는 2차 모멘트를 이용한 새로운 연속화 공법이 개발되었다. 본 공법에서는 이들 긴장재의 긴장과 이완공정이 가장 핵심이 되는 작업이 되며, 실용적인 측면에서는 그 크기와 순서를 결정하는 것이 주된 과제가 될 것이다. 본 논문에서는 이 과정에서 필요한 최적의 긴장과 이완 비율의 조절 과정에 관하여 연구하였다. 그 결과, 긴장작업과 이완작업은 먼저 긴장작업부터 시작하여 3단계에 걸쳐 점진적으로 실시하는 것이 구조의 안전과 시공성을 위해 타당한 방법으로 나타났다. 그리고, 민감도 분석을 통하여 결정되는 선행 긴장작업의 긴장력 크기는 최소와 최대의 비율범위를 동시에 만족하는 값으로 결정되어야 하나, 시공의 효율성을 위해서 필요할 패는 최소 긴장비율만을 하한치로 하여 결정하여도 큰 문제는 없다.

본 논문에서는 신뢰적인 PSC 교량 내하성능 평가 기법 제안을 위해 PSC 교량 해석 모델을 이용한 구조물의 거동 양상을 분석하고 교량의 실제 변형률 데이터를 반영한 교량의 거더별 긴장력 손실량 유추 및 활용을 위해 PS 텐던의 긴장력 손실에 따른 교량의 응력 이완 패턴을 도출한다. 그리고 실제 교량의 계측 변형률에 큰 비중을 차지하는 온도구 배의 영향을 적절하게 제거해 긴장력에 의한 변형률 데이터를 추출한다.

프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량은 강연선 통해 도입되는 압축력을 이용하는 구조로서 강연선의 긴장력을 당초 의도대로 확보하는 것이 PSC 교량의 안전에 중요한 요소이다. PSC 교량의 긴장력은 시공 당시부터 사용 중에 이르기까지 여러 가지 요인들로 인해 감소하므로 현재 상태에서 긴장력의 크기를 정확히 파악하는 것은 대단히 중요한 일이다. 한국건설기술연구원은 강연선의 강 심선을 FBG 광섬유 센서가 내장된 카본섬유 심선으로 대체시킨 스마트 강연선을 개발하고 검증했으며, 이를 실제의 외부 텐던 교량에 적용하여 약 500일 동안 안정적으로 계측을 실시하고 있다.

The purpose of this study is to investigate the variation of tension of existing tendon by additional tendon installation. As a result of the analysis, it was found that the tension value was decreased overall compared with before tenden reinforcement. The cause of the reduction of tension is presumably due to the effect of reinforcement.

The evaluation for the status and levels of tension acting on a cable supported structure has been a issue due to the structural stability. Each of strands comprising that structures is adopted prestress, the tension level of the strand during the operation is a significant factor for structural integrity of the system. However, a suitable alternative for measurement of tension acting on a strand is not proposed, as well as conservative assessment of cable system is bing adopted in industrial application. Thus, in this paper, a new method is proposed for measurement of tensile forces in a strand using guided waves. This method use a dispersion characteristic of guided waves with variation of stiffness between each of wires. Proposed method is experimentally verified by some experiments using a seven-wire strand.

The main objective of this paper is a feasibility Study for measuring tensile forces in the steel wire which are widely used in various types of prestressed structures. A steel wire serves as a load-bearing element, and electromagnetic-acoustic transducers are used to excite and detect resonant vibrational modes. The results show a promising feasibility on measurement of tensile forces in the steel wire.

본 연구에서는 프리스트레스 긴장력의 위치와 크기에 따른 거더의 횡비틀림 안정성 실험을 수행하였다. 거더를 이용한 횡방향 거동 및 안정성 실험은 재료의 비선형성, 초기 기하학적 불완전성, 긴장력의 변화, 하중조건과 지지조건 등 다양한 변수에 의해 예상치 못한 결과를 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 프리스트레스 거더 축소 모형 실험안을 제안하여 긴장력에 의한 횡비틀림 안정성을 실험을 수행 하였다. 하중 가력조건과 면내 및 면외 지지조건을 만족하며 긴장력을 조절할 수 있는 실험장치를 제안하고 제작하였다. 실험결과 하부 플랜지에 긴장력이 작용하는 경우 횡비틀림 안정성을 증가시켰으며, 최종적으로 긴장력의 위치와 크기에 따라 횡비틀림 안정성을 평가할 수 있는 해석식을 제안하였다.

This paper presents the measurement of earth anchor tension using fiber optic OFDR sensor. Fiber optic OFDR sensor was configurated with tunable laser source, APD with polarization beam splitter and high speed DAQ system. Strains of pressure plate and anchor head were measured and compared using strain gage and fiber optic OFDR sensor. Fiber optic OFDR sensor signal showed linear increase in both tension and compression direction as tensional force increase. This results shows the capability of fiber optic OFDR sensor for monitoring earth anchor tension.