구조물에 대한 재하실험에서 구조물의 변형 측정은 일반적으로 LVDT(Linear-Variable Differential Transformer)와 같은 접촉식 장비를 사용한다. 이러한 장비는 1방향의 측정만 가능하며 파괴실험까지 할 경우에는 장비의 손상을 막기 위해 구조물이 완전히 파괴되기 전에 실험을 멈추기 때문에 완전한 실험이 어렵다. 비측량용 디지털 카메라를 이용한 변협 측정은 부재의 손상에 따르는 원가의 손실이 없고 3차원 변형의 측정을 신속하게 할 수 있기 때문에 재하실험에 활용성이 높다. 본 연구에서는 Nikon D80 DSLR(Digital Single Lens Reflex)카메라를 이용하여 보에 대한 재하실험의 변형을 측정하고, 그 결과를 LVDT를 이용한 결과와 비교하여 정확도를 평가하였다. 실험결과 지상수치사진측량의 자체 정확도는 X,Y,Z 축 방향으로 각각 ${\pm}$0.5mm, ${\pm}$0.5mm, ${\pm}$0.6mm로 나타났으며, LVDT와의 비교에서도 RMSE ${\pm}$0.57mm의 정확도로 측정이 가능함을 증명하였다.
비파괴 검사에 의한 콘크리트 압축강도 시험법 중에서 반발도법과 초음파 속도법은 가장 널리 사용되는 방법이다. 그러나 국내에서 사용되고 있는 비파괴 강도 시험법은 대부분이 외국의 시험법을 적용하고 있어서 국내의 콘크리트 구조물에 직접 적용하는 데는 무리가 따른다고 할 수 있다. 반발도법의 경우, 일본건축학회 등의 제안에 자라 20개의 타격점을 표준으로 채택하고 있으나 표준편차에 대한 고려를 하지 않고 있는 실정이다. 또한, 초음파 속도법에 의한 시험은 압축강도를 추정하는데 필요한 측정횟수의 규정이 없다 따라서 본 연구에서는 카이검증을 이용하여 비파괴 검사법에 의한 콘크리트 압축강도의 타격횟수의 신뢰도를 검토하고 최소시험 횟수를 제안하였다. 그 결과, 반발도법과 초음파 속도법으로 추정한 콘크리트 압축강도 값이 만족할 만한 신뢰범위에 들기 위한 최소시험횟수는 각각 11회와 7회로 분석되었다. 다만, 실구조물의 품질변동을 고려하여 이상치의 결측처리와 시험군의 격자 배열을 전제로 한다면, 반발도법은 국내의 관행에 따라 20회로, 음파 속도법은 9회로 규정하는 것이 바람직하다고 판단된다.
콘크리트구조물의 진단에 사용되는 비파괴실험법들은 구조물에 손상을 입히지 않고 구조물의 결함이나 강도를 추정할 수 있다는 장점이 있지만 추정값에 대한 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 2가지 배합으로 총 180개의 공시체를 제작하였고, P파와 S파에 의한 초음파속도 측정, 종진동과 변형진동에 의한 충격공진법 총 4가지의 비파괴실험을 실시하였다. 그리고 실제압축강도 측정을 통해 비파괴실험 결과값의 신뢰성을 비교 분석하였다. 각 비파괴실험법의 결과값에 대한 통계적 분석결과 변동계수값이 가장 낮은 실험법은 S파에 의한 초음파속도법으로 가장 안정적인 관측이 가능한 것으로 나타났다. 한편, 실제압축강도와의 관계를 통해 압축강도 4개의 압축강도 추정식을 제안하였으며 S파에 의한 초음파속도법의 결정계수값이 가장 높은 것으로 나타났다. 향후 다양한 배합조건에 따른 비파괴실험 신뢰성에 대한 보완 연구가 필요할 것으로 판단된다.
터널과 공동구와 같은 지하구조물의 공용연수가 증가하고 노후화로 인한 사고로 인하여 안전 관리의 필요성이 대두되고 있다. 다만, 민간이 관리 주체인 일반 지하구의 경우 시설물 안전 및 유지관리 세부지침이 미흡하여 안전 관리가 부실한 상황이다. 또한 일반 지하구는 기본 설계 정보가 부족하고 안전 관리자가 안전 진단을 수행하기 위한 공간이 협소하여 기존 비파괴 검사법들의 적용에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 박스형 일반 지하구의 안전 진단을 위한 기초 자료로 사용될 수 있는 구조물의 두께·철근 유무와 철근 깊이·내부 결함의 유무 및 깊이 등을 판단할 수 있는 품질 평가를 위한 초음파법과 충격 반향 기법 바탕의 비파괴 검사 방법을 제안하였다. 일반 지하구의 실제 현장 조건에서의 제안한 방법의 유효성을 검토하기 위해 콘크리트 벽체 모형 실험체들을 제작하여, 본 연구를 통해 제안한 방법론을 검증하였다. 초음파 신호와 충격 신호를 활용하여 신호를 인가하여, 다채널로 구성된 가속도계를 통해 신호를 수집하고, 최종적으로 모사된 시편의 두께 및 내부에 삽인 된 철근과 구현된 결함의 깊이를 도출하였으며, 실측치와의 비교를 통해 예측한 깊이가 설계한 깊이와 효과적으로 부합하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 일반 지하구 현장에서 활용할 수 있는 안전 진단 방법의 도출에 기여할 것으로 기대된다.
Radionuclide X-ray fluorescence analysis is a method, which has many advantages for analysing various historic artefacts, as it is relatively cheap, sensitive and non-destructive, and it allows measurements in-situ. However, this analysis has also certain limitations especially concerning sensitivity to chemical elements only, irrespective of the compounds or chemical forms in which these elements have been bonded. In addition, light elements emitting very soft X-rays cannot be measured, and in order to detect a wide range of elements, it is necessary to carry out repeated measurements with different radiation sources. Despite these limitations, valuable information can be obtained about the composition of historic materials and data about the origin and age of these artefacts can be derived. Analyses of wall paintings, ancient metal sculptures or other objects of art provide the basis for historic considerations documented in our results for some objects belonging to the Czech cultural heritage. The results are promising. Thus it is expected that our laboratory will expand its work into more fields of the fine and applied arts.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제9권1호
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pp.119-132
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2015
Electrical resistivity is an important physical property of portland cement concrete which is directly related to chloride induced corrosion process. This study examined the electrical surface resistivity (SR) and bulk electrical resistivity (BR) of concrete cylinders for various binary and ternary based high-performance concrete (HPC) mixtures from 7 to 161 days. Two different types of instruments were utilized for this investigation and they were 4 point Wenner probe meter for SR and Merlin conductivity tester for bulk resistivity measurements. Chronological development of electrical resistivity as well as correlation between two types of resistivity on several days was established for all concrete mixtures. The ratio of experimental surface resistance to bulk resistance and corresponding resistivity was computed and compared with theoretical values. Results depicted that bulk and SR are well correlated for different groups of HPC mixtures and these mixtures have attained higher range of electrical resistivity for both types of measurements. In addition, this study presents distribution of surface and bulk resistivity in different permeability classes as proposed by Florida Department of Transportation (FDOT) specification from 7 to 161 days. Furthermore, electrical resistivity data for several HPC mixtures and testing procedure provide multiple promising options for long lasting bridge decks against chloride induced corrosion due to its ease of implementation, repeatability, non-destructive nature, and low cost.
Recently, the concept of "drive-by" bridge monitoring system using indirect measurements from a passing vehicle to extract key parameters of a bridge has been rapidly developed. As one of the most key parameters of a bridge, the natural frequency has been successfully extracted theoretically and in practice using indirect measurements. The frequency of bridge is generally calculated applying Fast Fourier Transform (FFT) directly. However, it has been demonstrated that with the increase in vehicle velocity, the estimated frequency resolution of FFT will be very low causing a great extracted error. Moreover, because of the low frequency resolution, it is hard to detect the frequency drop caused by any damages or degradation of the bridge structural integrity. This paper will introduce a new technique of bridge frequency extraction based on Hilbert Transform (HT) that is not restricted to frequency resolution and can, therefore, improve identification accuracy. In this paper, deriving from the vehicle response, the closed-form solution associated with bridge frequency removing the effect of vehicle velocity is discussed in the analytical study. Then a numerical Vehicle-Bridge Interaction (VBI) model with a quarter car model is adopted to demonstrate the proposed approach. Finally, factors that affect the proposed approach are studied, including vehicle velocity, signal noise, and road roughness profile.
There are various Non-Destructive Evaluation (NDE) techniques used for measurement of residual stresses in material, such as magnetic methods, X-ray diffraction, Ultrasonic velocity measurement etc. The capabilities, applications and limitations of these techniques for evaluation of cold work/plastic deformation were studied and compared. Mild steel plates were subjected to different degree of cold deformation and were analyzed by Magneto-mechanical Acoustic Emission (MAE), Barkhausen Noise (BN) and magnetic properties (hysteresis loop parameters analysis). Further, these specimens were analyzed by X-ray diffraction and ultrasonic velocity measurements. The microhardness measurement and microstructure studies of these cold worked plates were also carried out. The results of all these studies and comparison of different techniques are discussed in this paper.
Vibration-based structural health monitoring is one of non-destructive evaluation (NDE) techniques for civil infrastructures. This paper presents a novel fiber optic accelerometer system to monitor civil engineering structures and a successful application of the novel sensor system for measuring ambient vibration of a real building structure. This sensor system integrates the Moire fringe phenomenon with fiber optics to achieve accurate and reliable measurements. The sensor system is immune to electromagnetic (EM) interference making it suitable for difficult applications in such environments involving strong EM fields, electrical spark-induced explosion risks, and cabling problems, prohibiting the use of conventional electromagnetic accelerometers. A prototype sensor system has been developed, together with a signal processing software. The experimental studies demonstrated the high-performance of the fiber optic sensor system. Especially, the sensor was successfully used for monitoring a real building on UCI (University of California Irvine, USA).
The ultrasonic pulse measurements can be used to detect the development of cracks in concrete structures and to check deterioration due to frost or chemical action. An estimate of the depth of a visible crack at the surface can be obtained by measuring the transit times that across the crack for two different arrangements of the transducers placed on the surface. In this paper, the concrete cracks that artificially introduced crack of width 1, 2mm and depth 20, 40, 60, 80mm were measured by Tc-To, Direct and Indirect Method. The test results indicate that the Tc-To Method is the most useful in measuring crack of concrete structures. And the crack depth calculated by the Direct and Indirect Method is shown bigger than artificially introduced real crack depth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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