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Application of Impact Resonance Test to the Determination of Elastic Modulus and Damping Ratio of Concrete

콘크리트의 탄성계수 및 감쇠비 결정에 대한 충격공진시험 적용

  • Received : 2010.03.11
  • Accepted : 2010.06.18
  • Published : 2010.10.31

Abstract

The moduli of concrete has been determined by various testing methods. The impact resonance (IR) method has been shown to be truly a simple nondestructive testing method which produces consistent results. It is possible to determine not only the modulus but also damping ratio from the IR test. However, the values of elastic modulus and damping ratio of concrete from the test is known to be affected by various test conditions including, specimen support condition, impact steel ball size and sampling rate. In this study, the optimum IR test conditions are suggested and validated experimentally. The test results showed that the recommended test conditions yielded a variation of resonant frequency within ${\pm}0.3%$ and damping ratio ${\pm}10.0%$. In addition, the modulus from the IR test was comparable to that from a static test when the effect of strain amplitude was properly taken into account.

콘크리트의 탄성계수 결정을 위해 다양한 시험기법이 사용되고 있다. 충격공진시험(IR: impact resonance test)은 비파괴시험으로서 간편한 시험장치와 단순한 시험방법이며 반복성이 뛰어나다. 또한 충격공진시험은 탄성계수 뿐만 아니라 감쇠비 결정이 가능하다. 이 연구에서는 콘트리트 시편에 대한 충격공진시험의 다양한 영향요소(시편거치 방법, 충격하중원의 특성, 신호획득 속도 등)를 평가하고 최적의 시험조건을 제시하였다. 이 연구에서 적용한 모든 시험조건 범위에서 충격공진시험에서 측정된 결과의 변동량은 공진주파수 결정에 있어서 ${\pm}0.3%$, 감쇠비 결정에 있어서 ${\pm}10.0%$로 나타났다. 충격공진시험에서 결정된 탄성계수와 정적시험에서 결정된 탄성계수를 변형률 크기를 고려하여 비교하면 비교적 서로 잘 일치함을 확인하였다.

Keywords

References

  1. 김동수, 박형춘, 이광명, “충격반향기법을 이용한 콘크리트 부재의 비파괴 검사,” 콘크리트학회 논문집, 9권, 2호, 1997, pp. 109-119.
  2. 조윤호, 조성호, 여성훈, “파괴 및 비파괴시험을 통한 콘크리트 강도와 탄성계수에 관한 실험적 연구,” 대한토목학회 학술대회 논문집, 2000, pp. 265-268.
  3. 조미라, 조성호, 강태호, “콘크리트 구조물의 깊이별 탄성계수 분포를 평가하기 위한 공진탐색법의 자동화,” 대한토목학회 학술대회 논문집, 2006, pp. 646-649.
  4. 안남식, “재령과 온도에 따른 콘크리트 압축강도와 탄성 계수에 관한 연구,” 한국도로학회 학술발표회 논문집, 4권, 1호, 2002, pp. 127-132.
  5. Kweon, G. C. and Kim, Y. R., “Determination of Asphalt Concrete Complex Modulus with Impact Resonance Test,” Transportation Research Record 1970, 2006, pp. 151-160. https://doi.org/10.3141/1970-18
  6. Sun, C. W., Stiffness and Damping from the Frequency Response of a Free-Free Specimen, Master's Thesis GT93-8, The University of Texas at Austin, 1993, pp. 10-35.
  7. Kim, D. S., Kweon, G. C., and Lee, K. H., “Alternative Method of Determining Resilient Modulus of Compacted Subgrade Soils Using Free-Free Resonant Column Test,” Transportation Research Board 1557, 1997, pp. 62-69. https://doi.org/10.3141/1577-08
  8. 권기철, 김동수, “현장공진주시험을 이용한 보조기층 재료의 대체 MR 시험법,” 한국도로포장공학회 논문집, 2권, 2호, 2000, pp. 149-161.
  9. 조성호, 강태호, “운동방정식에 기초한 공진주 실험의 자료분석 및 해석,” 한국지반공학회 논문집, 19권, 4호, 2003, pp. 133-144.
  10. 조성호, 조미라, 박병선, 권수안, “콘크리트 공시체의 압축강도 추정을 위한 최적전단파공진 기법,” 한국도로학회 학술발표회 논문집, 2006, pp. 229-236.
  11. 권기철, 이재환, “아스팔트 콘크리트 탄성계수 결정을 위한 충격공진시험 영향요소 평가,” 한국도로학회 논문집, 9권, 2호, 2007, pp. 89-99.
  12. 장동일, 손영현, 조광현, 김광일, “강섬유보강 고강도콘크리트의 응력-변형률 곡선 및 탄성계수 추정식 평가,” 콘크리트학회 논문집, 12권, 2호, 2000, pp. 13-20.
  13. 한상훈, 김진근, 박우선, 김동현, “온도와 재령이 콘크리트의 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계에 미치는 영향,” 콘크리트학회 논문집, 13권, 6호, 2001, pp. 610-618.
  14. Kim, D. S., Kweon, G. C., and Lee, K. H., “Alternative Method of Determining Resilient Modulus of Subgrade Soils Using Static Triaxial Test,” Canadian Geotechnical Journal, Vol. 38, No. 1, 2001, pp. 107-116. https://doi.org/10.1139/cgj-38-1-107
  15. Buland, J. B., “Ninth Lauritis Bjerrum Memorial Lecture: Small is Beautiful-The Stiffness of Soils at Small Strains,” Canadian Geotechnical Journal, No. 26, 1989, pp. 52-65.
  16. Goto, S., Tatsuoka, F., Shibuya, S., Kim, Y. S., and Sato, T., “A Simple Gaguge for Local Small Strain Measurement in the Laboratory,” Soil and Foundations, Vol. 31, No. 1, 1991, pp. 169-180. https://doi.org/10.3208/sandf1972.31.169

Cited by

  1. Development of the Predicted Model for the HMA Dynamic Modulus by using the Impact Resonance Testing and Universal Testing Machine vol.16, pp.3, 2014, https://doi.org/10.7855/IJHE.2014.16.3.043
  2. Prediction and Application of the Dynamic Modulus of Elasticity of Concrete Using the Wavelet Analysis vol.22, pp.6, 2010, https://doi.org/10.4334/JKCI.2010.22.6.843