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| FBG센서가 내장된 스마트 텐던을 이용한 7연 강연선의 인발 하중전이 특성 |
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김영상, 서동남, 김재민, 성현종 |
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| Load Transfer Characteristics of the 7-wire strand using FBG Sensor Embedded Smart Tendon |
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Young-Sang Kim, Dong-Nam Suh, Jae-Min Kim, Hyun-Jong Sung |
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| Abstract |
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With the substantial increase of the size of structure, the management of excavation becomes more difficult. Therefore, massive collapses which are related to retaining wall recently increase. However, since the study on measuring and monitoring the pre-stressing force of anchor is insufficient, behavior of anchor may not be predicted and monitored appropriately by the existing strain gauge and load cell type monitoring system. FBG Sensor, which is smaller than strain gauge and has better durability and does not have a noise from electromagnetic waves, is adapted to measure the strain and pre-stressing force of 7-wire strand, so called smart tendon. A series of pullout tests were performed to verify the feasibility of smart tendon and find out the load transfer mechanism around the steel wire tendon fixed to rock with grout. Distribution of measured strains and estimated shear stresses are compared with those predicted by theoretical solutions. It was found that developed smart tendon can be used effectively for measuring strain of 7-wire strand anchor and theoretical solutions underestimate the magnitude of shear stress and load transfer depth. |
| Key Words:
FBG sensor; smart tendon; anchor; load transfer |
| 요지 |
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최근 도심 구조물의 규모가 급격히 대형화됨에 따라 인접구조물이 존재하는 상태에서 대규모의 기초구조물의 설치를 위한 넓고 깊은 범위의 굴착이 빈번히 시행되고 있어 안전관리의 중요성이 크게 부각되고 있다. 시공 및 사용 중에 토류구조물의 안전성을 확보하기 위해서는 쏘일앵커, 쏘일네일 및 락앵커 등의 지반보강재에 작용하는 프리스트레스 하중(prestress force) 및 변형을 지속적이고 효과적으로 관측할 수 있는 방법이 필요하다. 그러나 현재 현장에서 주로 사용되는 전기저항식 로드셀과 스트레인게이지, 바이브레이팅 타입의 변형율계를 이용한 변형 및 장력의 측정은 센서 자체의 자기열화 특성 때문에 장기적인 모니터링에는 효과적이지 않을뿐더러 시험체 내부에서 다수의 측정점을 측정하기 위해서는 많은 스트레인게이지를 설치하기 위해 리드선의 공간이 크게 필요한 단점이 있다. FBG(Fiber Bragg Grating)센서는 스트레인게이지와 비교해서 매우 작은 직경을 가지며 전자기파에 의한 노이즈가 없고 내구성이 커서 장기적인 모니터링이 필요한 구조물에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구에서는 7연 강연선의 센터 킹케이블에 FBG 센서를 내장한 스마트 텐던을 이용하여 토류구조물의 보강에 활용되고 있는 앵커와 주변 그라우트면의 하중전이 특성에 대한 일련의 실내실험 결과를 기술하였다. 연구결과 스마트 텐던은 기존의 스트레인 게이지 변형율계로는 마땅히 측정할 수 없던 7연 강연선과 그라우트면의 변형률을 매우 효과적으로 측정할 수 있을 뿐 아니라 하나의 선으로 여러 위치의 변형을 효과적으로 측정할 수 있어 지반보강재의 장력모니터링 뿐만 아니라 그라우트로 부착된 부분의 하중전이 특성을 효과적으로 파악할 수 있는 것으로 나타났다. |
| 핵심용어:
브래그격자(FBG)광섬유센서; 스마트 텐던; 앵커; 하중전이 |
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