음향방출 기술을 이용한 PSC 구조물 내부 텐던의 파괴거동 연구

김동현; 홍윤기; 서동우; 김재환

doi:10.7779/JKSNT.2019.39.6.362

주제분류

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저널정보

한국비파괴검사학회
비파괴검사학회지 학술저널
비파괴검사학회지 제39권 제6호
2019.12 362 - 368 (7page)
DOI : 10.7779/JKSNT.2019.39.6.362

저자정보

김동현 (렉터슨)
홍윤기 (렉터슨)
서동우 (한국건설기술연구원)
김재환 (한국건설기술연구원)

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프리스트레스트 콘크리트 (Pre-Stressed Concrete; PSC) 공법은 긴장재를 콘크리트 외부 또는 내부에 위치하여 적용하며 고가도로 등 교량 건설에 많이 적용되었다. 외부 텐던은 점검자가 접근이 가능하여 파단이 발생한 경우 여러 가지 점검 방법을 통하여 상태 평가가 가능하나, 내부 텐던의 경우 콘크리트 내부에 위치하여 결함이 발생할 경우 현존하는 비파괴 검사 기술로 탐지 하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 음향방출 기술을 이용하여 PSC 교량의 내부 긴장재 파괴 거동에 대한 감시를 수행하고, 내부 텐던파괴 시에 발생하는 특정 데이터를 분석하여 텐던의 이상감지를 수행하였다. 인위적으로 손상된 내부 텐던이 그라우트 처리된 PSC 실험체에 반복하중과 인장 파괴실험을 적용하여 PSC 구조물의 물리적 거동을 관측하였다. 반복 하중 시험 중 최대 하중(6.5 ton) 도달 시점 2차례에 걸쳐 콘크리트 표면 균열이 확인과 기준 신호 레벨 대비 1,000 aJ 이상 큰 AE Energy가 계측되었고, 인장 파괴 시험 시 약 8 ton 하중에서부터 콘크리트 균열의 급격한 성장과 이때 AE Energy는 10,000 aJ 이상의 값이 계측되었으며, 하중이 13 ton에 도달했을 때, 긴장재가 파단되면서 약 50,000 aJ의 AE Energy가 돌발적으로 계측되었다. 반복실험 및 인장 파괴실험에서는 AE energy, Ib value, frequency features로 콘크리트 파괴거동에 대한 구분을 수행하였다. 특히 Initiation Frequency, Reverberation Frequency 로서 텐던의 파괴거동에 대한 분석이 가능함을 확인하였다.

Pre-stressed concrete (PSC) is used for tension members, called tendons that can be located either outside or inside the concrete. These structures are frequently used in the construction of bridges such as highway overpasses. External tendons can be accessed by an inspector, and can be assessed using various inspection methods in case of failure. However, since the internal tendon is located inside the concrete, detection of defects using existing non-destructive testing technology is limited. In the present work, acoustic emission (AE) techniques were used to monitor the fracture behavior of internal tendons in PSC bridges. The abnormalities in the tendons were detected through the analysis of specific measurement data obtained during the failure of the internal tendon. The physical behavior of the PSC structure was observed by applying cyclic loads and tensile failure testing to artificially damaged tendons inside specimens of grouted PSC. During cyclic load testing, values of AE energy 1000 aJ over the reference signal level were measured twice when the maximum load of 6.5 tons was reached. AE energy values were measured over 10,000 aJ, and when the load reached 13 tons, approximately 50,000 aJ of AE energy was measured suddenly as the tendon failed. From measurements taken during repeated load tests and tensile failure testing, the concrete failure behavior was classified using the measured AE energy, Ib-value, and frequency features. These results confirm that the failure behavior of PSC tendons can be analyzed in terms of the initiation and reverberation frequencies.

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