PSC 내부 텐던의 긴장력 관리를 위한 저전압 EM 센싱 기법
Low-Voltage EM(Elasto-Magnetic) Sensing Technique for Tensile Force Management of PSC(Prestressed Concrete) Internal Tendon
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초록
본 논문에서는 안정적인 전력공급이 어려운 실제 현장에 적용하기 위해서 PSC 내부 텐던의 긴장력 관리를 위한 저전압EM센싱기법을 검증하였다. 지난 국내외 PSC 구조물 사고 사례를 볼 수 있듯이, 공용간 구조적 안정성을 확보하기 위해서는PS텐던의 긴장력 관리가 매우 중요함을 알 수 있었다. 이에 본 논문에서는 EM센서를 통해 탄성-자기이론을 기반한 강자성체의 자기변형과 응력의 관계를 이용하여 전압 크기에 따른 긴장력에 대한 자기이력곡선을 계측하고자 하였다. 이를 위해이중 원통코일형태의 EM센서를 제작하고 유압식 인장기를 이용한 PS텐던 인장 실험 장비를 구성하였다. 실험은 단계적으로 전압을 감소시켜 긴장력 크기에 따른 자기이력곡선의 변화를 계측하면서 최대/최소 전압값에 대한 계측결과에 따른 투자율의 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 상태에서 EM센싱기법을 이용한 PSC 내부 텐던에 대한 긴장력 관리가 가능할 것으로 판단된다.
Abstract
In this paper, we have verified a low-voltage EM(elasto-magnetic) sensing technique for tensile force management ofPSC(prestressed concrete) internal tendon in order to apply the technique to actual construction sites where stable power supply isdifficult. From observation of past domestic and overseas PSC structural accident cases, it was found that PS tension is veryimportant to maintain structural stability. In this paper, we have tried to measure the tensile force from a magnetic hysteresis curvethrough EM sensors according to voltage value by using relation between magnetostriction and stress of ferromagnetic materialbased on elastic-magnetic theory. For this purpose, EM sensor of double cylindrical coil type was fabricated and tensile force testequipment for PS tendon using hydraulic tensioning device was constructed. The experiment was conducted to confirm relationshipbetween changes of permeability and tensile force from the measurement results of the maximum / minimum voltage amount. Thechange of magnetic hysteresis curve with magnitude of tensile force was also measured by reducing amount of voltage step by step. As a result, the slope of estimation equation in accordance with magnitude of magnetic field decreases with the voltage reduction. But it was confirmed a similar pattern of change of magnetic permeability for the magnetic hysteresis loop. So, in this study, it isconsidered that it is possible to manage the tensions of PSC internal tendon using EM sensing technique in low-voltage state.
참고문헌 (13)
- Chen, H. L., "Measurement of Tensile Forces in a Seven-wire Prestressing Strands using Stress Waves", ASCE J. Eng. Mech, 127(6), pp.599~606 (2001)
- 김병화, "자속투과율을 이용한 부착식 PSC 강선의 긴장응력 추정 타당성 연구", 한국지진공학회논문집, 17(5), pp.219~225 (2013), 한국지진공학회
- 김준경, "EM센서를 활용한 PSC 텐던 긴장력 손실 관리", 한국전산구조공학회논문집, 28(4), pp.369~374 (2015), 한국전산구조공학회[DOI]
- 김준경, "PS 텐던 강종별 긴장력 변화에 따른 자기이력 모니터링", 한국전산구조공학회논문집, 31(2), pp.115~120 (2018), 한국전산구조공학회[DOI]
- Kim, J. M., "FBG Sensors Encapsulated into 7-Wire Steel Strand for Tension Monitoring of a Prestressing Tendon", Adv. Struct. Eng, 15(6), pp.907~917 (2012)
- 김정태, "Vibration and impedance monitoring for prestress-loss prediction in PSC girder bridges", Smart Structures and Systems, An International Journal, 5(1), pp.81~94 (2009), 국제구조공학회
- 박주영, "PS 긴장재 긴장력 계측을 위한 PSC 거더 내부 매립용 EM 센서", 한국전산구조공학회논문집, 28(6), pp.691~698 (2015), 한국전산구조공학회[DOI]
- Russell, J. C., "Experimental Determination of Frequencies and Tension for Elastic Cables", ASCE J. Eng. Mech, 124(10), pp.1067~1072 (1998)
- Saiidi, M., "Prestress Force Effect on Vibration Frequency of Concrete Bridges", J. Struct. Eng, 120, pp.2233~2241 (1994)
- Sumitro, S, "Elasto-Magnetic Sensor Utilization on Steel Cable Stress Measurement", The First Fib Congress, Concrete Structures in the 21th Century, pp.79~86 (2002)
- Wang, M.L, "Application of EM Stress Sensors in Large Steel Cables, Sensing Issues in Civil Structural Health Monitoring", 145~154 (2005)
- Washer, G. A., "Velocity Constants for Ultrasonic Stress Measurement in Prestressing Tendons", Res. Nondestruct. Eval, 14(2), pp.81~94 (2002)
- Youn, S.G, "Deterioration of Bonded Post-Tensioned Concrete Bridges and Research Topics on the Strength Evaluation in ISARC", JSCE-KSCE Joint Seminar on Maintenance and Management Strategy of Infrastructure in Japan and Korea (2006)