• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.487-494
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• 2009

PSC 구조물에 사용되는 긴장재의 마찰계수는 긴장작업시 긴장력 관리를 위한 기본적인 정보가 된다. 그러나, 마찰계수는 국내외 설계기준별로 큰 차이가 있어 실무자들에게 혼란을 주어 왔다. 이 연구에서는 먼저 국내외의 관련 설계기준을 비교 분석하여 현재 통용되고 있는 마찰계수의 범위를 파악해 보았다. 그리고 긴장시의 신장량과 긴장력과 같은 실측값과 마찰계수에 대한 이론식을 조합하여 파상 및 곡률 마찰계수값을 역으로 유추할 수 있는 절차를 제안하였다. 예제로서 ILM, FCM 및 MSS 공법으로 시공된 국내 PSC 교량들을 대상으로 다양한 형상을 가진 텐던들에 제안된 절차를 적용하였다. 이를 통해 계산된 마찰계수값들을 설계기준이나 긴장시 가정되었던 값들과 비교하였으며, 이를 바탕으로 합리적인 마찰계수값의 범위에 대해 논하였다. 이 때 몇몇 교량에서는 lift-off 시험으로 고정단 긴장력을 추가적으로 측정하여 결과를 검증하는데 참조하였다. 파상 마찰계수의 경우 AASHTO 기준만큼 작은 값은 아니지만 국내 기준의 하한값에서 중간값 정도에 분포했다. 한편, 곡률 마찰계수는 국내 기준의 상한값에 가깝거나 이를 다소 상회하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.225-231
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• 2009

본 연구는 기존의 CFT구조, 아치구조, 프리스트레스구조를 조합을 통해 복합구조를 이루는 CFTA거더를 소개하고, 25m의 CFTA거더의 실험결과와 유한요소해석 프로그램인 Strand7을 이용하여 해석결과를 비교 분석하였다. 실험체의 정적재하실험으로 거더 중심부에서 양쪽으로 1m 이격한 거리에 58kN, 88kN, 148kN, 207kN, 298kN의 하중을 재하 하고, 발생하는 변위와 변형률을 측정하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 구조해석 프로그램인 Strand7로 구조안정성을 검토하고, 긴장재의 긴장력과 콘크리트의 탄성계수를 각각 20%증감하여 해석을 수행 하여 변형률과 변위값을 계산하였다. 초기 변위와 변형률은 긴장재의 긴장력의 증감에 따라 영향이 나타났으며, 추가적인 정적 하중이 재하 되었을 경우에는 콘크리트의 탄성계수만이 변위와 변형률에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.13-25
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• 2012

그라운드 앵커공법은 현재 우리나라에서 가장 일반적으로 사용되는 사면보강공법들 중 하나이다. 앵커로 보강된 사면의 안정성을 장기간 확인하기 위해서는 그라운드 앵커의 긴장력을 측정하는 것이 매우 중요하다. 그러나 현재 현장에서 주로 사용되는 스트레인게이지 및 V/W타입의 로드 셀은 전자기파에 의한 노이즈 발생이 크고 습기 또는 수분의 영향으로 인해 측정값에 오차가 발생할 수 있으며 자기열화 등으로 장기간의 모니터링에 한계가 있다. 또한 앵커의 개별 텐던에 발생하는 미세한 변화를 정확히 감지할 수 없는 단점이 있어 이를 개선할 수 있는 방안으로 광섬유 센서를 이용하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있는 광섬유 센서 내장형 텐던이 개발되었다. 이 광섬유 센서 내장형 텐던은 단기간의 앵커 장력 측정에 성공적으로 적용된 사례가 보고되었으나 장기간에 걸친 장력 변화를 측정하기 위해서는 온도에 의한 광섬유 센서의 변형률을 보상하여야 한다. 이 논문에서는 광섬유 센서 내장형 텐던을 이용하여 그라운드 앵커의 장력모니터링 시 지중온도 변화에 의한 영향을 보상하는 실용적인 방안에 대하여 기술하였다. 먼저 실내실험을 통하여 광섬유 센서 내장형 텐던의 온도반응계수(${\beta}^{\prime}$)를 $2.0{\times}10^{-5}/^{\circ}C$로 결정하고 실제 현장에 설치된 광섬유 센서를 이용하여 깊이별 지중온도 변화값을 측정하였다. 연구 대상지역(여수)의 기상청 지중온도 측정 결과 자료와의 비교를 통하여 결정된 온도반응계수(${\beta}^{\prime}$)를 이용한 광섬유 센서 내장형 텐던의 온도반응 성능을 검증하였다. 최종적으로 광섬유 센서 내장형 텐던을 이용하여 실제 사면에 설치된 인장형 앵커와 압축형 앵커의 계절별 긴장력을 모니터링하고 기상청 지중온도 측정자료와 온도반응계수를 이용하여 온도보상을 실시하여 기존 V/W타입의 로드 셀 측정 결과와 비교하였다. 제안된 광섬유 센서 내장형 텐던의 온도반응계수와 기상청 지중온도 측정결과를 이용한 앵커의 온도보상 방법에 의해 측정된 긴장력 모니터링 결과가 계절에 따른 지중온도 변화에 상관없이 로드 셀 결과와 일관성 있게 비교되어 제안된 온도보상 방법이 매우 실용적이며 합리적인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.17-26
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• 2011

그라운드 앵커공법은 현재 우리나라에서 가장 일반적으로 사용되는 사면보강공법들 중 하나이다. 그러므로 앵커로 보강된 사면의 안정성을 장기간 확인하기 위해서는 그라운드 앵커의 긴장력을 측정하는 것이 매우 중요하다. 그러나 전통적인 로드 셀 방식의 측정기술을 제외하고는 특별한 기술이 개발된 것이 없다. 본 논문에서는 지반구조물의 보강을 위해 널리 사용되는 그라운드 앵커의 단기 및 장기 장력을 측정하기 위해 기존에 현장에서 주로 사용되는 스트레인게이지 또는 V/W 타입 로드 셀을 대체할 수 있는 새로운 방법에 대하여 기술하였다. 사용된 센서는 스트레인게이지 또는 V/W타입의 센서에 비해 크기가 작고 내구성이 우수하며 전자기파에 의한 노이즈 발생이 없는 광섬유 브래그격자(Fiber Bragg Grating ; FBG)센서이다. FBG 센서를 내장한 7연 강연선을 이용하여 원하는 위치에서 변형률 감지가 가능한 인장형 앵커를 제작하고 앵커 정착장을 연암과 화강풍화토 지반조건에 각각 2세트(set)씩 시공하여 현장인발실험을 수행하였다. 재하-제하단계를 포함하는 전 하중단계에서 FBG센서로 측정된 변형률로부터 장력 모니터링을 수행하였고 기존 로드 셀로 측정된 결과와 비교하였다. 현장 인발실험 결과, 제안된 광섬유 센서를 이용한 그라운드 앵커의 시공 중 긴장력 측정결과 실내 UTM 결과와 달리 약간의 차이가 있으나 실용적인 차원에서는 충분히 활용 가능한 것으로 확인되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.696-699
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• 2010

원자력 발전소의 격납건물은 인위적 또는 자연적 재해로부터 방사능의 외부누출을 방지함으로써 공중을 보호하는 역할을 하기 때문에 지속적인 건전성 확인을 통해 안전을 확보하는 것이 필수적이다. 격납건물의 구조적 건전성 확인은 통상 주기적으로 콘크리트에 대한 비파괴강도, 균열 및 중성화, 프리스트레스 텐던의 유효 긴장력 등의 측정을 통해 수행되고 있으나, 이러한 검사는 국부적인 건전도 정보만을 제공할 뿐 격납건물과 같은 대형 구조물 전체의 건전성에 대한 신뢰성 있는 평가 결과를 얻는데 많은 시간과 경비가 소요된다는 단점이 있다. 이러한 단점은 최근 구조물 전체의 상태를 평가하는 방법으로 주목받고 있는 구조건전성모니터링(Structural Health Monitoring, SHM)기법을 이용하여 극복할 수 있다. 본 논문에서는 실제 운전 중인 격납건물을 대상으로 상시진동 측정을 수행하였으며, SHM 기법의 기초자료로 활용될 수 있는 동적특성, 즉 격납건물의 고유진동수와 모드형상을 제시하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제6권1호
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• pp.89-100
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• 1994

프리스트레스 프리텐숀 보의 전달길이를 위하여 콘크리트의 변형율에 의하여 부착력을 계측하는 간접적인 방법을 일반적으로 사용하여 왔다. 이 트랜스퍼 실험은 실제 보에서 행하여지므로, 실제 상태의 정착부착력을 계측할 수 있다는 장점이 있으나, 최대 정착부착응력과 부착강비를 구하기 난해하며, 그 결과가 매우 분산되어 있으므로, 구조 설계자가 안전한 적정기준을 이해하고 선택하기 어렵다. 콘크리트의 변형을 측정하지 않아도 PS 강선의 정착부착 성능을 얻을 수 있는 대안을 소개하였다. 실제 보에서 PS강재의 긴장을 풀 때와 유사한 상황에서 정축부착 응력을 직접 구하였다. 하중재하부에서 풀려진 PS강선의 긴장력은 하중재하부쪽 강선의 단면증가를 가져오고, 콘크리트 블록에 정착부착력을 발생시키며, 다른 방향(고정부 쪽)으로 슬립을 유발시킨다. 두 개의 중공 로드셀로 양단하중을 최대 부착응력 또는 전면슬립이 일어날 때까지 계측하였다. 프리텐션 콘크리트보의 정착부착 길이를 구하기 위하여 이 방법을 기존의 트랜스퍼 실험방법과 병행하여 사용할 것을 제안한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.71-79
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• 2011

케이블 구조시스템의 경우 자기 평형 상태를 유지하기 때문에 장력이 손실된 특정 케이블을 재긴장을 하지 않으면 구조엔지니어가 요구한 하중보다 더 큰 하중이 다른 케이블에 전달되어 손상을 야기 할 수 있다. 또한, 턴버클을 이용한 재긴장 방법이 기존에 널리 적용되고 있지만 정확한 장력조절과 대구경 케이블에는 적절하지 못하고 인장재의 하중의 크기를 측정하는 것이 어렵다. 따라서 효과적으로 재긴장 할 수 있는 유압식 볼팅 접합부를 개발하고 인장력을 실시간으로 확인할 수 있는 모니터링 시스템을 적용하였다. 본 논문에서는 개발된 시스템의 현장 적용성 실험과 결과를 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.84-92
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• 2014

본 연구에서는 PC교량의 외부텐던의 장력을 평가하기 위하여 신속하고 경제적으로 적용할 수 있는 텐던의 진동을 이용한 고유진동수 측정 방법의 적용성을 검토하였다. 길이별로 다양한 여러 종류의 외부텐던 덕트 표면에 가속도 센서를 부착하고 고유진동수를 측정하였다. 센서의 방향과 위치변경 등 여러 종류의 다양한 진동시험을 실시한 결과 고유진동수의 차이는 1% 이내로서 충분한 정확성을 확보하고 있음을 보였다. 측정된 고유진동수로부터 장력을 추정하기 위해서는 현의공식, 다중모드법, 저차 모드의 실용적 공식을 활용한 방법 (Zui et al., 1996), 양단고정 경계조건에 의한 휨강성을 고려한 현의공식 (Sag$\ddot{u}\grave{e}$s et al., 2006) 등의 장력 추정법을 적용하였고 그 결과값을 비교하였다. 휨강성을 반영하지 못한 현의 공식이나, 다중모드법은 길이가 짧은 텐던에 대해 장력을 과대평가하는 결과가 도출되어 텐던의 장력평가에 적절하지 않음을 알 수 있었다. 텐던의 장력 추정에 적절한 방법은 양단고정 경계조건과 휨강성을 고려한 단단한 현의 공식에 의한 방법임을 알 수 있었으며, 이 방법을 실제 공용중인 PC 교량의 외부텐던에 적용한 결과 방향전환블록에 의한 마찰력으로 긴장단과 고정단에 텐던의 장력 차이가 발생한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.21-29
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• 2023

본 연구에서는 FCM 공법에서 교각과 캔틸레버 세그먼트의 임시고정을 위하여 주로 적용하고 있는 "내부 프리스트레싱 긴장재에 의한 임시 고정시스템(Stiching System)"에서 강봉의 응력특성을 분석하였다. 본 시스템에서 강봉은 교각과 PSC BOX를 내부에서 연결하여 인장 및 장착하므로 초기 긴장력의 변화 추이를 확인하기 어려웠다. 따라서, 강봉에 부착하여 강봉의 미세 길이변화를 측정할 수 있는 FBG센서를 활용하여 각 세그먼트 완료 전후에 계측 및 분석을 수행하였다. 분석 결과 캔틸레버 세그먼트 완료까지 발생한 강봉의 최대 연직 수축량의 75% ~ 90%가 강봉의 정착 ~ 1세그먼트에서 발생되었고, 이때 도입 긴장력의 최대 손실은 39%로 나타났다. 이와 같은 강봉의 정착 ~ 1세그먼트 완료까지의 긴장력의 과대 손실은 강봉 정착 중 시공의 정밀도 향상과 1세그먼트의 완료 이후 캔틸레버 세그먼트의 전도에 대한 안정성 확보를 위하여 재 긴장이 필요함을 의미한다. 2 ~ 마지막 세그먼트에서는 강봉의 응력이 완만하게 감소하였고 하절기에는 주두부 콘크리트의 연직방향 체적 증가에 상응한 강봉의 길이 증가로 인하여 응력의 감소가 일부 회복되는 경향을 보여 2~마지막 세그먼트에서는 대기 온도에 따른 강봉의 길이변화가 응력변화의 지배적인 요인인 것으로 판단된다. 강봉의 길이변화와 달리 강봉의 릴랙세이션에 의한 응력이완은 1.2 ~ 2.7%로서 매우 작은 비율로 나타났고, 강봉의 온도응력에 상응하는 반대방향 응력(강봉의 상하부 고정, 강봉과 콘크리트의 열팽창계수가 상이한 영향으로 발생)으로 대부분 상쇄되었다. 따라서, 강봉 정착 시기 조절 등 강봉의 내부응력 향상을 위한 방안을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.363-370
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• 2006

프리스트레스 긴장재에 현재 작용하고 있는 응력을 계측하는 방법으로서 고저항 전도체의 전기기계적 상관작용을 이용하는 방법을 제안했다. 사용 고저항 전도체를 선택하기 위해 탄소섬유와 금속계 열선의 특성을 일반적인 응력제어와는 달리 변형률제어를 통해 실험적으로 연구했다. 탄소섬유의 경우 변형 초기에는 일반적으로 알려진 포물선 형태의 상관관계를 보였으나 재하-제하시 상관관계의 기울기가 일정하지 않아서 본 목적에는 부합하는 않는 것으로 확인되었다. 금속계 열선은 거의 전 구간에서 탄성 재하, 제하 및 재재하시 일정한 선형 상관계수를 보여 본 목적에 매우 적합한 것으로 확인되었다. 금속계열선의 전기기계적 상관관계를 예측하기 위해 완전소성론에 기초한 간단한 식을 제안하였다. 또한 금속계 열선을 이용한 긴장력 측정이 가능한 긴장재를 최초로 제안했다. 본 연구의 부수적인 결과로서 함침되지 않은 탄소섬유의 경우, 특정 변형률 이후 추가 변형에 대해 거의 선형적인 전기기계적 상관관계를 갖는 새로운 경향을 발견했다.