JP2019101022A - Device and method for predicting location of structural damage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の損傷位置推定装置及び方法に関し、より詳細には、基礎パイルの内部に結合体が形成され、結合体が破損されながら、ベースの変形による構造物の基礎損傷位置を推定することができる装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for estimating the position of damage to a structure, and more particularly, it is possible to estimate a position of damage to a base of a structure due to deformation of a base while a bond is formed inside a base pile and the bond is broken. The present invention relates to an apparatus and method that can be performed.
最近、地震と地盤のシンクホールのような地盤の変形による構造物の基礎損傷に対する関心が高まっている。しかし、地盤構造物の破壊までの変形が小さく、従来から一般的に使用されている変位計測や応力計測ではその前兆現象を把握しにくく、現在は構造物の基礎損傷をモニタリングできる方法がない。 Recently there has been a growing interest in foundation damage to structures due to ground deformation such as earthquakes and ground sink holes. However, the deformation to failure of the ground structure is small, and it is difficult to grasp the precursor phenomenon by displacement measurement and stress measurement generally used conventionally, and there is currently no method capable of monitoring the foundation damage of the structure.
従来は、前兆現象を把握できる技術として、微小破壊音（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ；ＡＥ）を介して地盤構造物の材料から発生した微小サイズの破壊を検出することができる技術が提供された。地盤構造物の破壊において、崩壊したとき、その内部で微小な変形と共に亀裂が発生し、これらの亀裂が成長、結合しながら、最終的に破壊が発生するので、微小変化を検出することができるなら、破壊の前兆現象を把握することが可能である。 Heretofore, as a technology capable of grasping the precursor phenomenon, there has been provided a technology capable of detecting a micro size fracture generated from a material of a ground structure through a micro destructive sound (AE). In the failure of the ground structure, when it breaks down, a crack is generated along with a minute deformation inside it, and while these cracks grow and bond, a finally break occurs, so that a minute change can be detected. Then, it is possible to grasp the precursory phenomenon of destruction.
特に、材料は、最終的な破壊に至る以前に、内部で微小サイズの破壊が進行し、これらの微小サイズの破壊は、変位や応力で検出しにくいが、微小破壊音を介して検出が可能である。 In particular, in the material, micro-size fractures progress inside before the final fracture, and these micro-size fractures are difficult to detect by displacement or stress, but can be detected through micro-fracture noise It is.
しかし、このような微小破壊音の検出だけでは、前兆現象は把握することができても、構造物の基礎損傷自体を把握してモニタリングすることができないという限界がある。 However, there is a limit that even if a precursor phenomenon can be grasped only by detection of such a minute destruction sound, the fundamental damage itself of the structure can not be grasped and monitored.
一般的には、正確な損傷位置推定のためには少なくとも３つ以上のセンサーが必要であり、そのうちの１つは、基礎下部に存在しなければならない。これらの複数のセンサーによって、地震計で震央地を捜す原理と同様の方法で構造物の基礎損傷を把握できるようにデータを収集及び分析する。 Generally, at least three or more sensors are required for accurate damage location estimation, one of which must be at the bottom of the foundation. With these multiple sensors, data are collected and analyzed so that the base damage of the structure can be grasped in the same way as the principle of searching for epicenters with seismographs.
大韓民国公開特許第１０−２００９−０１１７４０２号（２００９年１１月１２日公開）は、微小破壊音センサー具備破壊予測用計測装置、この設置方法及びセットに関するものであって、微小破壊音センサー２つを金属材質の内側ガイドの外面に取り付け、外側ガイドを脆性度８以上の材質を使用して外側ガイドが地盤構造物から衝撃を受ける場合、容易に割れることにより、外側ガイドが損傷を受けるときに発生する微小破壊音信号は、損傷が発生する位置に関係なく同一になるように構成されたことを特徴とする。 The Korean Patent Publication No. 10-2009-0117402 (released on November 12, 2009) relates to a measuring apparatus for predicting destruction of a minute destruction sound sensor, the installation method and set thereof, comprising two minute destruction sound sensors Attached to the outer surface of the inner guide made of metal material, and when the outer guide receives an impact from the ground structure using a material with a degree of brittleness of 8 or more, it is easily broken when the outer guide is damaged. It is characterized in that the minute destruction sound signal is configured to be the same regardless of the position where the damage occurs.
しかし、大韓民国公開特許第１０−２００９−０１１７４０２号の図面にも示されているように、微小破壊音センサーのいずれかは、基礎下部に存在するものであって、これと同様の方式で施工中の基礎下部にセンサーを設けることが非常に難しくて施工性が低下する問題があり、基礎下部に設ける場合、破損可能性が増加して、メンテナンスが重要であり、長期的なモニタリングが難しいという問題もある。 However, as shown in the drawing of Korean Patent Publication No. 10-2009-0117402, any of the micro destructive sound sensors exist in the lower part of the foundation, and construction is underway in the same manner as this. There is a problem that it is very difficult to install a sensor in the lower part of the foundation and the workability decreases, and when it is installed in the lower part of the foundation, the possibility of breakage increases, maintenance is important, and long-term monitoring is difficult There is also.
現在、地盤構造物の破壊予測に使用される一般的な技術や装備は、地中変位計、地中傾斜計またはＧＰＳを利用した変位測定法、間隙水圧計を利用した地下水位変動の測定法、荷重計を利用した応力測定法がある。 At present, common techniques and equipment used for predicting the failure of ground structures are underground displacement gauges, displacement measuring methods using underground inclinometers or GPS, measurement methods of groundwater level fluctuation using pore water pressure gauges There is a stress measurement method using a load cell.
しかし、既存の方法は、構造物の全体的な挙動をモニタリングするための方法であって、構造物の挙動に直接的な影響を及ぼす構造物の基礎の損傷位置を見付けることはほとんど不可能である。 However, the existing methods are methods for monitoring the overall behavior of the structure, and it is almost impossible to find the location of damage to the foundation of the structure that directly affects the behavior of the structure. is there.
つまり、現在は、構造物の基礎が損傷する場合、どの程度の深さでどの程度のサイズで構造物の基礎が損傷しているかを把握できる経済的であり、メンテナンスが容易であり、長期的なモニタリングが可能な構造物の損傷位置推定装置及び方法が必要な実情である。 That is, at present, when the foundation of the structure is damaged, it is economical to grasp at what depth and at which size the structure foundation is damaged, maintenance is easy, and long-term It is necessary to provide an apparatus and method for estimating the damage position of a structure that can be monitored well.
前記したような従来の問題点を解決するための本発明は、構造物の基礎が損傷する場合、どの程度の深さでどの程度のサイズで構造物の基礎が損傷しているかを把握できる経済的であり、メンテナンスが容易であり、長期的なモニタリングが可能な構造物の損傷位置推定装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention for solving the conventional problems as described above is an economy which can grasp at what depth and at what size the structure foundation is damaged if the structure foundation is damaged. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for estimating the position of damage to a structure which is easy to perform, easy to maintain, and capable of long-term monitoring.
前記目的を達成するための本発明の構造物の損傷位置推定装置は、基礎パイル内部に形成された結合体を含む信号生成部と、前記信号生成部と連結されて前記結合体が破損する場合に発生する信号を測定する信号測定部と、前記信号測定部からデータを受信して前記基礎パイルに発生した損傷のサイズ及び位置を分析するデータ分析部と、を含み、前記結合体は、基礎パイル内部に形成されるものの、コア部及び前記コア部を含む外側部を含み、前記コア部及び前記外側部は、互いに異なる材料で形成され、前記信号測定部は、前記コア部及び前記外側部のそれぞれに連結されたコア部センサー及び外側部センサーを含み、前記結合体の破損位置は、前記コア部センサー及び前記外側部センサーからのデータに基づいて逆算によって推定されることを特徴とする。 An apparatus for estimating a damage position of a structure according to the present invention for achieving the above object comprises: a signal generation unit including a combination formed inside a base pile; and a case where the combination is broken by being connected to the signal generation unit. And a data analysis unit for measuring a signal generated at the same time, and a data analysis unit for receiving data from the signal measurement unit and analyzing the size and the position of the damage generated in the base pile; The core part and the outer part are formed of different materials, and the signal measuring part includes the core part and the outer part. The core location sensor and the outer segment sensor coupled to each of the two, and the failure location of the combination is estimated by back calculation based on data from the core segment sensor and the outer segment sensor It is characterized in.
また、前記信号は、人工弾性波信号であって、前記データ分析部は、それぞれの前記コア部センサー及び外側部センサーからの人工弾性波信号のうち、有効な人工弾性波信号を感知して時間差を逆算して前記結合体の破損位置を推定することが好ましい。 Also, the signal is an artificial elastic wave signal, and the data analysis unit detects a valid artificial elastic wave signal among the artificial elastic wave signals from the core sensor and the outer sensor and detects a time difference. It is preferable to back calculate to estimate the failure position of the combination.
また、前記コア部は第１の脆性材料から構成され、前記外側部は第２の脆性材料から構成されるものの、前記第２の脆性材料が破損されながら発生する人工弾性波信号の速度が前記第１の脆性材料が破損されながら発生する人工弾性波信号の速度よりも遅いことが好ましい。 Further, although the core portion is made of the first brittle material and the outer side is made of the second brittle material, the speed of the artificial elastic wave signal generated while the second brittle material is broken can be said It is preferable that the velocity of the artificial elastic wave signal generated while the first brittle material is broken is slower.
また、前記コア部は脆性材料から構成され、前記外側部は延性材料から構成されたことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said core part was comprised from the brittle material, and the said outer side part was comprised from the ductile material.
また、前記外側部を構成する延性材料は、導電体であって、前記外側部に電流電極及び電気比抵抗分析部が連結され、地盤に前記結合体が備えられた前記基礎パイルが複数個で設けられた場合に、前記地盤の電気比抵抗分布による前記地盤の状態評価が可能であることが好ましい。 Further, the ductile material constituting the outer portion is a conductor, and the current electrode and the electrical resistivity analysis portion are connected to the outer portion, and the plurality of base piles provided with the combined body on the ground When provided, it is preferable that the state evaluation of the said ground is possible by the electrical resistivity distribution of the said ground.
また、前記結合体は、前記コア部と前記外側部との間に備えられた隔離部をさらに含み、前記隔離部は、前記コア部から発生する人工弾性波を隔離することが好ましい。 Preferably, the combined body further includes an isolation part provided between the core part and the outer part, and the isolation part isolates an artificial elastic wave generated from the core part.
また、前記データ分析部は、損傷発生分析プログラムを含み、前記損傷発生分析プログラムは、前記データに基づいて前記結合体の破損位置及びサイズを推定することが好ましい。 Preferably, the data analysis unit includes a damage occurrence analysis program, and the damage occurrence analysis program estimates the breakage position and the size of the combination based on the data.
また、前記コア部センサー及び前記外側部センサーは、いずれも前記結合体の上部に位置したことが好ましい。 Preferably, both the core sensor and the outer sensor are located at the top of the combined body.
前記目的を達成するための本発明の構造物の損傷位置推定方法は、外部作用によって基礎パイル内部に形成された結合体が破損して人工弾性波信号が生成されるステップと、前記人工弾性波信号が前記結合体のコア部及び前記コア部を含む外側部のそれぞれに連結されたコア部センサー及び外側部センサーによって測定されるステップと、前記コア部センサー及び前記外側部センサーからのデータに基づいて前記基礎パイルに発生した損傷サイズ及び位置が分析されるステップと、を含み、前記コア部及び前記外側部は、互いに異なる材料で形成され、前記結合体の破損位置は、前記コア部センサー及び前記外側部センサーからのデータに基づいて逆算によって推定されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the damage position estimation method of a structure of the present invention, a step of generating an artificial elastic wave signal by damaging a combined body formed inside a base pile by an external action; Based on data from the core sensor and the outer sensor, the signals being measured by the core sensor and the outer sensor coupled to the core of the combination and the outer portion including the core, respectively And wherein the size and position of the damage generated in the foundation pile are analyzed, wherein the core and the outer part are formed of different materials, and the failure position of the combination is the core sensor and It is characterized in that it is estimated by back calculation based on the data from the outside sensor.
また、前記コア部は脆性材料から構成され、前記外側部は延性材料の導電体であって、地盤に前記結合体が備えられた前記基礎パイルが複数個で設けられた場合に、前記外側部に連結された電流電極及び電気比抵抗分析部によって前記地盤の電気比抵抗分布が分析されるステップをさらに含み、前記地盤の電気比抵抗分布による前記地盤の状態評価が可能であることが好ましい。 The core portion is made of a brittle material, the outer portion is a conductor of a ductile material, and the outer portion is provided with a plurality of the base piles provided with the combined body on the ground. Preferably, the method further includes the step of analyzing the electrical resistivity distribution of the ground by a current electrode and an electrical resistivity analysis unit connected to the second, and the state evaluation of the ground is possible by the electrical resistivity distribution of the ground.
その他の実施例の具体的な事項は、詳細な説明及び添付図面に含まれている。 Specific items of the other embodiments are included in the detailed description and the attached drawings.
本発明の利点及び／または特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すると明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されるはずであり、単に本実施例は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に本発明のカテゴリを完全に知らせるために提供されるものである。 The advantages and / or features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent upon reference to the embodiments described in detail below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but should be embodied in various forms different from one another, and the present embodiment merely makes the disclosure of the present invention complete. In order to fully inform the category of the present invention to those skilled in the art to which the present invention belongs.
以上で窺って見たように、本発明によれば、構造物の基礎が損傷する場合、基礎の直接的な損傷位置の評価が可能である。 As seen above, according to the invention it is possible to assess the direct damage location of the foundation if the foundation of the structure is damaged.
また、本発明によれば、弾性波センサーを基礎下部に設ける必要がないので、施工性が良好であり、基礎上部に設けることにより、破損可能性が減少してメンテナンスが容易であり、長期的なモニタリングも可能である。 Further, according to the present invention, since it is not necessary to provide the elastic wave sensor in the lower part of the foundation, the workability is good, and by providing in the upper part of the foundation, the possibility of breakage is reduced and maintenance is easy. Monitoring is also possible.
本発明を詳細に説明する前に、本明細書において使用された用語や単語は、通常的であるか、辞書的な意味で無条件限定して解釈されてはならず、本発明の発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために、各種用語の概念を適切に定義して使用することができ、ひいては、これらの用語や単語は、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されるべきであることを知るべきである。 Before describing the present invention in detail, the terms and words used in the present specification should not be interpreted as ordinary or unconditionally limiting in the lexical sense, and the inventor of the present invention In order to explain their invention in the best way, the concept of various terms can be properly defined and used, which in turn means that these terms and words have the meaning and meaning in accordance with the technical idea of the present invention. You should know that it should be interpreted as a concept.
すなわち、本明細書において使用された用語は、本発明の好ましい実施例を説明するために使用されるものであるだけで、本発明の内容を具体的に限定しようとする意図で使用されたものではなく、これらの用語は、本発明の様々な可能性を考慮して定義された用語であることを知るべきである。 That is, the terms used in the present specification are merely used to describe the preferred embodiments of the present invention, and are used to specifically limit the contents of the present invention. Rather, it should be understood that these terms are terms defined in view of the various possibilities of the present invention.
また、本明細書において、単数の表現は、文脈上明確に他の意味で指示しない以上、複数の表現を含むことができ、同様に複数で表現されているとしても、単数の意味を含むことができることを知るべきである。 Moreover, in the present specification, the singular expression can include plural expressions unless the context clearly indicates the other meaning, and the singular meaning is included even if plural expressions are similarly expressed. You should know what you can do.
本明細書の全体にわたってある構成要素が他の構成要素を“含む”と記載する場合には、特に反対される意味の記載がない限り、任意の他の構成要素を除外するのではなく、任意の他の構成要素をさらに含むこともできることを意味することができる。 Where a component is described as "comprising" other components throughout the specification, it is not an exclusion of any other component unless specifically stated otherwise. It can be meant that it may also include other components of.
ひいては、ある構成要素が他の構成要素の“内部に存在するか、連結されて設けられる”と記載した場合には、この構成要素が他の構成要素と直接的に連結されているか、接触して設けられていることができ、一定の距離を置いて離隔して設けられていることもでき、一定の距離を置いて離隔して設けられている場合については、当該構成要素を他の構成要素に固定ないし連結させるための第３の構成要素または手段が存在することができ、この第３の構成要素または手段についての説明は、省略されることもできることを知るべきである。 Therefore, when one component is described as “inside or connected to another component”, this component is directly connected to or in contact with the other component. The components can be provided, or can be spaced apart at a fixed distance, and in the case where they are spaced apart at a fixed distance, the components can be arranged in other ways. It should be appreciated that there may be a third component or means for securing or connecting to the element, and the description of this third component or means may also be omitted.
一方、ある構成要素が他の構成要素に“直接連結”されているか、または“直接接続”されていると記載される場合には、第３の構成要素または手段が存在しないものと理解するべきである。 On the other hand, if one component is described as being "directly linked" or "directly connected" to another component, it should be understood that the third component or means is absent. It is.
同様に、各構成要素間の関係を説明する他の表現、すなわち“〜の間に”と“すぐ〜の間に”、または“〜に隣接する”と“〜に直接隣接する”なども同様の趣旨を持っているものと解釈されるべきである。 Similarly, other expressions that describe the relationship between each component, ie, "between" and "immediately between", or "adjacent to" and "directly adjacent to", etc. It should be interpreted as having the meaning of
また、本明細書において“一面”、“他面”、“一側”、“他側”、“第１”、“第２”などの用語は、使用される場合は、１つの構成要素に対して、この１つの構成要素が他の構成要素から明確に区別され得るようにするために使用され、このような用語によって、当該構成要素の意味が限定的に使用されることではないことを知るべきである。 In addition, in the present specification, the terms “one side”, “other side”, “one side”, “other side”, “first”, “second” and the like, when used, mean one component. In contrast, it is used to ensure that this one component can be clearly distinguished from other components, and such terms do not mean that the meaning of the component is to be used in a limiting manner. You should know.
また、本明細書において“上”、“下”、“左”、“右”などの位置に関連する用語は、使用される場合は、当該構成要素に対して当該図面における相対的な位置を示しているものと理解するべきであり、これらの位置に対して絶対的な位置を特定しない以上は、これらの位置関連用語が絶対的な位置を言及しているものと理解してはならない。 Further, in the present specification, terms related to positions such as “upper”, “lower”, “left”, “right”, etc., when used, refer to the relative position in the drawing with respect to the component. It should be understood as being shown, and unless the absolute position is specified with respect to these positions, it should not be understood that these position related terms refer to absolute positions.
さらに、本発明の明細書では、“…部”、“…器”、“モジュール”、“装置”などの用語は、使用される場合は、１つ以上の機能や動作を処理することができる単位を意味し、これはハードウェアまたはソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合で具現され得ることを知るべきである。 Furthermore, in the context of the present invention, the terms "... part", "... unit", "module", "apparatus" etc., when used, can handle one or more functions or operations. It means a unit, which should be understood to be embodied as hardware or software, or a combination of hardware and software.
また、本明細書では、各図面の各構成要素に対して、その図面符号を明記するにおいて、同一の構成要素に対してはこの構成要素がたとえ他の図面に表示されても同一の図面符号を持っているように、すなわち、明細書の全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を指示している。 Further, in the present specification, in specifying the reference numeral of each component in each drawing, the same reference numeral may be displayed even if this component is displayed in other drawings for the same component. , I.e. the same reference numerals throughout the specification designate the same components.
本明細書に添付された図面において本発明を構成する各構成要素のサイズ、位置、結合関係などは、本発明の思想を十分に明確に伝達できるようにするために、または説明の便宜のために、いくつかの誇張または縮小されるか、省略されて記述されていることができ、従って、その比例や縮尺は、厳密ではないこともできる。 The sizes, positions, connection relationships, etc. of the components constituting the present invention in the drawings attached to this specification are for the purpose of clearly and clearly transmitting the idea of the present invention, or for the convenience of explanation. Some exaggeration or contraction may be described or omitted, so that the proportions and scales may not be exact.
また、以下で、本発明を説明するにおいて、本発明の要旨を不必要に曖昧にすることができると判断される構成、例えば、従来技術を含む公知技術に対する詳細な説明は省略されることもできる。 Further, in the following description of the present invention, configurations in which it is determined that the gist of the present invention can be unnecessarily obscured, for example, detailed descriptions of known techniques including conventional techniques may be omitted. it can.
図１〜図４を参照して、本発明の好ましい一実施例による構造物の損傷位置推定装置を説明する。 An apparatus for estimating the position of damage to a structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
先ず、図１を参照して、本発明の好ましい一実施例による構造物の損傷位置推定装置の全体構成を説明する。図１は、本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置の構成を説明するための概念図である。 First, with reference to FIG. 1, an overall configuration of a damage position estimation device for a structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a damage position estimation device for a structure according to an embodiment of the present invention.
本発明の好ましい一実施例による構造物の損傷位置推定装置は、基礎パイル１０の内部に形成された結合体１１０を含む信号生成部１００と、信号生成部１００と連結されて結合体１１０が破損する場合に発生する信号を測定する信号測定部２００と、信号測定部２００からデータを受信して基礎パイル１０に発生した損傷のサイズ及び位置を分析するデータ分析部３００と、を含む。 In the damage position estimation device for a structure according to a preferred embodiment of the present invention, a signal generation unit 100 including a combination 110 formed inside the base pile 10 and a signal generation unit 100 are connected and the combination 110 is broken. And a data analysis unit 300 that receives data from the signal measurement unit 200 and analyzes the size and position of the damage that has occurred in the foundation pile 10.
本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置は、基礎パイル１０に発生した損傷のサイズ及び位置を表示する結果表示部４００をさらに含むことができる。 The damage position estimation device for a structure according to an embodiment of the present invention may further include a result display unit 400 that displays the size and position of the damage generated in the foundation pile 10.
結果表示部４００は、データ分析部３００と連結されて、本発明の構造物の損傷位置推定装置のユーザーが容易に基礎パイルの損傷のサイズを示す指数及び損傷発生位置を示す図面などを画面に表示することができる。 The result display unit 400 is connected to the data analysis unit 300 so that the user of the damage position estimation apparatus for a structure of the present invention can easily display an index indicating the size of damage to the base pile and a drawing showing the damage occurrence position. It can be displayed.
一実施例において、結果表示部４００は、データ分析部３００の表面の一部に備えられるように構成され得る。 In one embodiment, result display unit 400 may be configured to be provided on a portion of the surface of data analysis unit 300.
図２をさらに参照して、基礎構造物における本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置に対して説明する。図２は、本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置が構造物の基礎に設けられた様子を示す概念図である。 With further reference to FIG. 2, an apparatus for estimating the position of damage to a substructure according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a conceptual view showing how a damage position estimation device for a structure according to an embodiment of the present invention is provided on the basis of the structure.
図２に示されたように、結合体１１０は基礎パイル１０の内部に形成され、信号測定部２００は結合体１１０の上部に位置し、データ分析部３００は前面基礎底２０の外側に位置することができるように構成されたことが好ましい。 As shown in FIG. 2, the combined body 110 is formed inside the foundation pile 10, the signal measuring unit 200 is located at the top of the combined body 110, and the data analysis unit 300 is located outside the front foundation bottom 20. Preferably, it is configured to be able to
ここで、信号測定部２００は、結合体１１０の上部に位置することにより、外部作用、例えば、地震、シンクホール、掘削破損などのような建物周辺地盤の変形によって地盤３０及び基礎パイル１０に破壊部位４０が発生する場合、センサーの破損の可能性が小さい。 Here, the signal measuring unit 200 is broken at the ground 30 and the foundation pile 10 by the deformation of the ground around the building such as an earthquake, a sinkhole, a drilling failure, etc. by being located at the upper part of the connector 110. If site 40 occurs, the possibility of sensor damage is small.
図３及び図４をさらに参照して、本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置の詳細構成を説明する。図３は、本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置の詳細な構成を説明するための縦断面図である。図４は、本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置の結合体１１０及び信号測定部２００を示す平面図である。 The detailed configuration of the damage position estimation device for a structure according to an embodiment of the present invention will be described with further reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining the detailed configuration of the damage position estimation device for a structure according to one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a plan view showing a combined body 110 and a signal measurement unit 200 of the damage position estimation device for a structure according to an embodiment of the present invention.
図３及び図４に示されたように、結合体１１０は、円柱形で形成されたものであって、内側を形成するコア部１１１と、コア部１１１の少なくとも一部を含む隔離部１１２と、隔離部１２を含む外側部１１３と、を含む。 As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the combined body 110 is formed in a cylindrical shape, and includes a core portion 111 forming an inner side, and an isolation portion 112 including at least a part of the core portion 111. , And an outer portion 113 including the isolation portion 12.
コア部１１１を含む外側部１１３は、管形態であって、コア部１１１と異なる弾性波が生成されるように選ばれる脆性または延性材料から構成される。コア部１１１と外側部１１３との間には、隔離部１１２が構成されて、コア部１１１から発生する信号が外側部１１３に伝達されないように防止する役割を果たす。 The outer portion 113 including the core portion 111 is in the form of a tube and is made of a brittle or ductile material selected to generate an elastic wave different from that of the core portion 111. An isolation portion 112 is formed between the core portion 111 and the outer portion 113, and plays a role of preventing a signal generated from the core portion 111 from being transmitted to the outer portion 113.
本発明の第１の実施例において、コア部１１１は第１の脆性材料から構成され、外側部１１３は第２の脆性材料から構成されるものの、第２の脆性材料が破損されながら発生する人工弾性波信号の速度が第１の脆性材料が破損されながら発生する人工弾性波信号の速度よりも遅いことが好ましい。 In the first embodiment of the present invention, although the core part 111 is made of the first brittle material and the outer part 113 is made of the second brittle material, the artificial part is generated while the second brittle material is broken. Preferably, the velocity of the elastic wave signal is lower than the velocity of the artificial elastic wave signal generated while the first brittle material is broken.
本発明の第２の実施例において、コア部１１１は脆性材料から構成され、外側部１１３は延性材料から構成されたことが好ましい。 In the second embodiment of the present invention, the core portion 111 is preferably made of a brittle material, and the outer portion 113 is preferably made of a ductile material.
本発明の脆性材料は、アクリルまたはセメント系の材料であることが好ましく、延性材料は、銅のような導電体であることが好ましいが、これに限定されない。 The brittle material of the present invention is preferably an acrylic or cement based material, and the ductile material is preferably a conductor such as copper, but is not limited thereto.
隔離部１１２は、前記のように構成されたコア部１１１から発生した人工弾性波信号を隔離させるものであって、ゴムや発泡スチロールのような材料から構成されて弾性波を分離させて伝達することが好ましい。 The isolation portion 112 isolates an artificial elastic wave signal generated from the core portion 111 configured as described above, and is made of a material such as rubber or expanded polystyrene to separate and transmit an elastic wave. Is preferred.
外側部１１３を構成する延性材料が導電体で形成された場合、本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置は、電流電極及び電気比抵抗分析部５００をさらに含むことができる（図７参照）。電流電極及び電気比抵抗分析部５００は、外側部１１３に連結されることができ、地盤３０に結合体１１０が備えられた複数個の基礎パイル１０との間における電気比抵抗分布によって地盤３０の状態評価が可能である。すなわち、地下に地盤３０及び岩盤５０の特性と構造などを評価することができる。 When the ductile material forming the outer portion 113 is formed of a conductor, the damage position estimation device for a structure according to an embodiment of the present invention may further include a current electrode and an electrical resistivity analyzer 500 (FIG. 7). The current electrode and the electrical resistivity analysis unit 500 may be connected to the outer portion 113, and the electrical resistivity distribution between the ground 30 and the plurality of foundation piles 10 provided with the combined body 110 is provided with the ground 30. State evaluation is possible. That is, the characteristics and structure of the ground 30 and the rock 50 can be evaluated underground.
信号測定部２００は、コア部１１１及び外側部１１３のそれぞれに連結されたコア部センサー２１０及び外側部センサー２２０を含む。信号測定部２００は、コア部センサー２１０及び外側部センサー２２０を保護するセンサーハウジング２３０をさらに含むことができる。 The signal measuring unit 200 includes a core sensor 210 and an outer sensor 220 connected to the core 111 and the outer 113, respectively. The signal measuring unit 200 may further include a sensor housing 230 that protects the core sensor 210 and the outer sensor 220.
一実施例において、コア部センサー２１０は、Ｓ波またはＰ波モードの人工弾性波信号を測定し、外側部センサー２２０は、表面波または誘導波モードの人工弾性波信号を測定することが好ましい。センサー２１０、２２０の周波数帯域は、１ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚであることが好ましい。 In one embodiment, the core sensor 210 preferably measures an artificial elastic wave signal in S wave or P wave mode, and the outer sensor 220 preferably measures an artificial elastic wave signal in surface wave or induced wave mode. The frequency band of the sensors 210 and 220 is preferably 1 kHz to 1000 kHz.
コア部１１１及び外側部１１３から発生した人工弾性波は、互いに異なる形態及び材料によって上部に到逹する弾性波速度及び弾性波モードが変わるようになる。当該弾性波の伝播特性によって測定センサーに到逹する信号の時間差が存在し、弾性波の時間差を逆算して破損の位置及び破損のサイズを評価することができる。 In the artificial elastic waves generated from the core part 111 and the outer part 113, the elastic wave velocity and the elastic wave mode reaching the upper part will be changed by different forms and materials. Depending on the propagation characteristics of the elastic wave, there is a time difference of the signal reaching the measurement sensor, and the time difference of the elastic wave can be back-calculated to evaluate the position of the failure and the size of the failure.
これにより、互いに異なる材料から構成されたコア部１１１及び外側部１１３から生成された人工弾性波信号が正確に測定され、測定データの分析結果の信頼度が増加することができる。 As a result, the artificial elastic wave signals generated from the core portion 111 and the outer portion 113 made of different materials can be accurately measured, and the reliability of the analysis result of the measurement data can be increased.
データ分析部３００は、信号感知装置３１０と、信号分析装置３２０と、損傷発生分析プログラム３３０と、を含むことが好ましい。 The data analysis unit 300 preferably includes a signal sensing device 310, a signal analysis device 320 and a damage occurrence analysis program 330.
前記信号は、人工弾性波信号であって、データ分析部３００の信号感知装置３１０は、それぞれのコア部センサー２１０及び外側部センサー２２０からの人工弾性波信号のうち、有効な人工弾性波信号を感知することができる。 The signal is an artificial elastic wave signal, and the signal sensing device 310 of the data analysis unit 300 detects a valid artificial elastic wave signal among the artificial elastic wave signals from the core sensor 210 and the outer sensor 220. It can sense.
前記有効な人工弾性波信号は、既設定された振幅以上の人工弾性波信号であることが好ましい。すなわち、既設定された振幅未満の人工弾性波信号は、ノイズとして判断することが好ましい。 It is preferable that the effective artificial elastic wave signal is an artificial elastic wave signal having a preset amplitude or more. That is, it is preferable to judge the artificial elastic wave signal less than the preset amplitude as noise.
信号分析装置３２０は、有効な人工弾性波信号の時間差を逆算して結合体１１０の破損位置を推定することができる。損傷発生分析プログラム３３０は、結合体１１０の破損位置及び有効な人工弾性波データを活用して、基礎パイル１０の破壊部位４０の位置及びサイズを評価することができる。 The signal analysis device 320 may back calculate the time difference of the effective artificial elastic wave signal to estimate the failure position of the combined body 110. The damage generation analysis program 330 can utilize the failure position of the coupled body 110 and the available artificial elastic wave data to evaluate the position and size of the fracture site 40 of the base pile 10.
図５ａ〜図５ｃをさらに参照して、本発明の信号分析装置３２０における時間差逆算方法を説明する。図５ａ〜図５ｃのそれぞれは、発明の一実施例による構造物の損傷位置推定装置のコア部１１１が第１の脆性材料から構成された場合、外側部１１３が延性材料から構成された場合、及び外側部１１３が第２の脆性材料から構成された場合において時間−電圧曲線形態を示すグラフである。 With further reference to FIGS. 5a-5c, the time difference back-calculation method in the signal analyzer 320 of the present invention will be described. In each of FIGS. 5a to 5c, when the core portion 111 of the damage position estimation device for a structure according to an embodiment of the present invention is made of the first brittle material, and when the outer portion 113 is made of a ductile material, And it is a graph which shows time-voltage curve form in case outer part 113 is constituted from the 2nd brittle material.
コア部センサー２１０によってＶ１及びｔ１に対するデータを得ることができ、これを時間−電圧曲線形態で示したことは、図５ａに示された通りである。ここで、コア部１１１の脆性材料は、第１の実施例及び第２の実施例において同一のものとして説明する。 Data for V 1 and t 1 can be obtained by the core sensor 210 and shown in time-voltage curve form, as shown in FIG. 5 a. Here, the brittle material of the core portion 111 will be described as being the same in the first embodiment and the second embodiment.
外側部センサー２２０によってＶ２及びｔ２に対するデータを得ることができ、これを時間−電圧曲線形態で示したしたことは、図５ｂ〜５ｃに示された通りである。ここで、図５ｂの外側部１１３は延性材料から構成されたものであり、図５ｃの外側部１１３は第２の脆性材料から構成されたものである。 It is possible to obtain the data for V 2 and t 2 by an outer portion sensor 220, which time - it has shown in voltage curve form is as shown in Figure 5B-5C. Here, the outer part 113 of FIG. 5 b is made of a ductile material, and the outer part 113 of FIG. 5 c is made of a second brittle material.
外側部が延性材料である場合、ｔ１＜ｔ２であり、脆性材料である場合、ｔ１＞ｔ２である。 When the outer portion is a ductile material, t 1 <t 2 , and when it is a brittle material, t 1 > t 2 .
これにより、以下の式１を使用して、図３に示されたような結合体１１０の破損発生部１２０の位置、すなわち、結合体１１０の上部からの深さｄ（ｄ＞０）を逆算することができる。 Thereby, using Equation 1 below, the position of the failure-causing portion 120 of the combined body 110 as shown in FIG. 3, that is, the depth d (d> 0) from the top of the combined body 110 is back-calculated. can do.
式１において、Ｖ１及びＶ２はコア部１１１及び外側部１１３の材料特性によって予め決まる値であり、ｔ１及びｔ２はコア部センサー２１０及び外側部センサー２２０によって測定された値である。 In Equation 1, V 1 and V 2 are values determined in advance by the material properties of the core portion 111 and the outer portion 113, and t 1 and t 2 are values measured by the core portion sensor 210 and the outer portion sensor 220.
これにより、式１は、以下の式２で表現され得る。 Thereby, the equation 1 can be expressed by the following equation 2.
従って、式２におけるｄは、以下の式３で求めることができる。 Therefore, d in Equation 2 can be obtained by Equation 3 below.
前記のような式３によって破損発生部１２０の位置を分析することができ、これに基づいて基礎パイル１０の破壊部位４０も推定が可能である。 The position of the damage generation portion 120 can be analyzed by the above-described Equation 3, and based on this, the failure site 40 of the foundation pile 10 can also be estimated.
次は、図６を参照して、本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定方法を説明する。図６は、本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定方法を示すフローチャートである。 Next, with reference to FIG. 6, a method of estimating a damage position of a structure according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of estimating a damage position of a structure according to an embodiment of the present invention.
本発明の一実施例による構造物の損傷位置推定方法は、外部作用によって基礎パイル１０の内部に形成された結合体１１０が破損して人工弾性波信号が生成されるステップＳ１００と、人工弾性波信号が結合体１１０のコア部１１１及び外側部１１３のそれぞれに連結されたコア部センサー２１０及び外側部センサー２２０によって測定されるステップＳ２００と、コア部センサー２１０及び外側部センサー２２０からのデータに基づいて基礎パイル１０に発生した損傷の サイズ及び位置が分析されるステップＳ５００と、を含む。 In the method for estimating the position of damage to a structure according to an embodiment of the present invention, step S100 in which the coupled body 110 formed inside the foundation pile 10 is broken by an external action to generate an artificial elastic wave signal; Step S200 in which the signals are measured by the core sensor 210 and the outer sensor 220 coupled to the core 111 and the outer 113 of the combination 110 respectively, and based on the data from the core sensor 210 and the outer sensor 220 And step S500 in which the size and position of the damage generated in the foundation pile 10 are analyzed.
人工弾性波信号が測定されるとＳ２００、既設定された増幅以上の有効な人工弾性波信号を感知するステップＳ３００において既設定された増幅未満の人工弾性波信号は、ノイズとして決定することができる。 When the artificial elastic wave signal is measured S200, the artificial elastic wave signal less than the preset amplification can be determined as the noise in step S300 for sensing the effective artificial elastic wave signal greater than the preset amplification. .
有効な人工弾性波信号の時間差が分析されるステップＳ４００において結合体１１０の破損発生部１２０の位置が推定されることができ、これらのデータに基づいて基礎パイル１０に発生した損傷のサイズ及び位置が分析され得る（Ｓ５００）。 In step S400, where the time difference of the effective artificial elastic wave signal is analyzed, the position of the damage generation part 120 of the combined body 110 can be estimated, and based on these data, the size and position of the damage generated in the base pile 10 Can be analyzed (S500).
また、本発明の他の一実施例において、コア部１１１が脆性材料から構成され、外側部１１３が延性材料の導電体から構成され、地盤３０に結合体１１０が備えられた基礎パイル１０が複数個で設けられた場合に、外側部１１３に連結された電流電極及び電気比抵抗分析部５００によって地盤３０及び／または岩盤５０の電気比抵抗分布が分析されるステップをさらに含むことができる。これにより、地盤３０及び／または岩盤５０の電気比抵抗分布によって地盤３０及び／または岩盤５０の状態評価が可能である（図７参照）。 Further, in another embodiment of the present invention, a plurality of base piles 10 in which the core portion 111 is made of a brittle material, the outer portion 113 is made of a conductor of a ductile material, and the ground body 30 is provided with the coupling body 110 When provided separately, the method may further include the step of analyzing the electrical resistivity distribution of the ground 30 and / or the rock 50 by the current electrode and the electrical resistivity analyzer 500 connected to the outer part 113. Thereby, the state evaluation of the ground 30 and / or the rock 50 can be performed by the electrical resistivity distribution of the ground 30 and / or the rock 50 (see FIG. 7).
すなわち、構造物周辺地盤の電気比抵抗モニタリング（地下水位の変化及びシンクホールによる地下空洞など）も可能になる。 That is, it becomes possible to monitor the electrical resistivity of the ground around the structure (such as the change of the groundwater level and the underground cavity by the sink hole).
従って、本発明によれば、地中にある基礎構造物の直接的な損傷の位置及びサイズの評価が可能であり、２つだけの弾性波測定センサーを利用して、基礎の正確な損傷位置または損傷サイズの評価が可能である。 Therefore, according to the present invention, it is possible to evaluate the position and size of the direct damage of the underground structure under the ground, and by using only two elastic wave measuring sensors, the accurate damage position of the base Alternatively, assessment of damage size is possible.
１０ 基礎パイル
２０ 前面基礎底
３０ 地盤
４０ 破壊部位
５０ 岩盤
１００ 信号生成部
１１０ 結合体
１１１ コア部
１１２ 隔離部
１１３ 外側部
１２０ 破損発生部
２００ 信号測定部
２１０ コア部センサー
２２０ 外側部センサー
２３０ センサーハウジング
３００ データ分析部
３１０ 信号感知装置
３２０ 信号分析装置
３３０ 損傷発生分析プログラム
４００ 結果表示部
５００ 電気比抵抗分析部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 foundation pile 20 front foundation bottom 30 ground 40 fracture site 50 rock rock 100 signal generation part 110 combination body 111 core part 112 isolation part 113 outer part 120 breakage generation part 200 signal measurement part 210 core part sensor 220 outer part sensor 230 sensor housing 300 Data analysis unit 310 Signal sensing device 320 Signal analysis device 330 Damage occurrence analysis program 400 Result display unit 500 Electric resistivity analysis unit
Claims (10)
前記信号生成部と連結されて前記結合体が破損する場合に発生する信号を測定する信号測定部と、
前記信号測定部からデータを受信して前記基礎パイルに発生した損傷のサイズ及び位置を分析するデータ分析部と、を含み、
前記結合体は、基礎パイル内部に形成されるものの、コア部及び前記コア部を含む外側部を含み、前記コア部及び前記外側部は、互いに異なる材料で形成され、
前記信号測定部は、前記コア部及び前記外側部のそれぞれに連結されたコア部センサー及び外側部センサーを含み、
前記結合体の破損位置は、前記コア部センサー及び前記外側部センサーからのデータに基づいて逆算によって推定されることを特徴とする、構造物の損傷位置推定装置。 A signal generator including a combination formed inside the foundation pile;
A signal measuring unit connected to the signal generating unit to measure a signal generated when the combined body is broken;
A data analysis unit that receives data from the signal measurement unit and analyzes the size and location of the damage that has occurred on the base pile;
The combined body is formed inside the base pile, but includes a core portion and an outer portion including the core portion, and the core portion and the outer portion are formed of different materials.
The signal measurement unit may include a core sensor and an outer sensor connected to each of the core and the outer battery,
The damage position estimation device of a structure, wherein the failure position of the combined body is estimated by back calculation based on data from the core sensor and the outer sensor.
前記外側部に電流電極及び電気比抵抗分析部が連結され、
地盤に前記結合体が備えられた前記基礎パイルが複数個で設けられた場合に、
前記地盤の電気比抵抗分布による前記地盤の状態評価が可能であることを特徴とする、請求項４に記載の構造物の損傷位置推定装置。 The ductile material forming the outer portion is a conductor,
A current electrode and an electrical resistivity analyzer are connected to the outer side,
Where a plurality of foundation piles provided with the above-mentioned bonded body are provided in the ground,
The damage position estimation device for a structure according to claim 4, characterized in that it is possible to evaluate the condition of the ground based on the electrical resistivity distribution of the ground.
前記隔離部は、前記コア部から発生する人工弾性波を隔離することを特徴とする、請求項１に記載の構造物の損傷位置推定装置。 The combination further includes an isolation part provided between the core part and the outer part,
The apparatus according to claim 1, wherein the isolation part isolates an artificial elastic wave generated from the core part.
前記損傷発生分析プログラムは、前記データに基づいて前記結合体の破損位置及びサイズを推定することを特徴とする、請求項１に記載の構造物の損傷位置推定装置。 The data analysis unit includes a damage occurrence analysis program,
The damage location estimation device for a structure according to claim 1, wherein the damage occurrence analysis program estimates a damage location and a size of the combination based on the data.
前記人工弾性波信号が前記結合体のコア部及び前記コア部を含む外側部のそれぞれに連結されたコア部センサー及び外側部センサーによって測定されるステップと、
前記コア部センサー及び前記外側部センサーからのデータに基づいて前記基礎パイルに発生した損傷のサイズ及び位置が分析されるステップと、を含み、
前記コア部及び前記外側部は、互いに異なる材料で形成され、
前記結合体の破損位置は、前記コア部センサー及び前記外側部センサーからのデータに基づいて逆算によって推定されることを特徴とする、構造物の損傷位置推定方法。 The step of generating an artificial elastic wave signal while the bond formed inside the foundation pile is broken by an external action;
Measuring the artificial elastic wave signal by means of a core sensor and an outer sensor connected respectively to the core of the combination and the outer portion comprising the core;
Analyzing the size and location of the damage generated in the base pile based on data from the core sensor and the outer sensor.
The core portion and the outer portion are formed of different materials.
A damage position estimation method of a structure, wherein the failure position of the combined body is estimated by back calculation based on data from the core sensor and the outer sensor.
地盤に前記結合体が備えられた前記基礎パイルが複数個で設けられた場合に、
前記外側部に連結された電流電極及び電気比抵抗分析部によって前記地盤の電気比抵抗分布が分析されるステップをさらに含み、
前記地盤の電気比抵抗分布による前記地盤の状態評価が可能であることを特徴とする、請求項９に記載の構造物の損傷位置推定方法。 The core portion is made of a brittle material, and the outer portion is a conductor of a ductile material,
Where a plurality of foundation piles provided with the above-mentioned bonded body are provided in the ground,
The method further includes the step of analyzing the electrical resistivity distribution of the ground by the current electrode connected to the outer side and the electrical resistivity analyzer.
The damage position estimation method for a structure according to claim 9, characterized in that it is possible to evaluate the condition of the ground by the electrical resistivity distribution of the ground.
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