KR100317535B1 - 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치 - Google Patents
광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100317535B1 KR100317535B1 KR1019990006530A KR19990006530A KR100317535B1 KR 100317535 B1 KR100317535 B1 KR 100317535B1 KR 1019990006530 A KR1019990006530 A KR 1019990006530A KR 19990006530 A KR19990006530 A KR 19990006530A KR 100317535 B1 KR100317535 B1 KR 100317535B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical fiber
- fiber cable
- concrete structure
- concrete
- crack
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 title 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
- G01M11/3109—Reflectometers detecting the back-scattered light in the time-domain, e.g. OTDR
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/08—Optical fibres; light guides
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
콘크리트 구조물의 인장부위에 광섬유케이블을 부착하고 이를 측정장비와 연결하여 상기 콘크리트 구조물의 인장부위에 균열이 발생되면 그 위치의 광섬유케이블이 절단 또는 파손되는 것에 의하여 빛의 변화량이 측정장비로 모니터링되어 인장부위의 균열 유무 및 위치를 탐지할 수 있도록 하는 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치를 제공하는 것으로, 콘크리트 구조물의 인장부위에 광섬유케이블을 부착하여 이 광섬유케이블이 콘크리트 구조물 인장부위의 거동과 일체화되게 하고, 상기 콘크리트 구조물의 인장부위 균열에 따라 광섬유케이블이 절단 또는 파손되는 것을 감지하여 모니터링하는 측정장비를 광섬유케이블과 연결하여 구성한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 교량 등 콘크리트 구조물에서 발생되는 균열을 조기에 발견하여 보수 조치함으로서 콘크리트 구조물의 건전성을 정상적으로 유지시킬 수 있도록 하고, 동시에 콘크리트 구조물의 균열에 따른 탐지를 간단히 하여 이에 따른 점검비용을 대폭 절감할 수 있도록 하는 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치에 관한 것이다.
콘크리트 구조물은 양생중 건조 및 수축에 의한 균열과 사용하중 상태에서 외부하중에 의하여 구조적 균열이 발생할 수 있다.
상기와 같이 콘크리트 구조물의 균열은 콘크리트 내부 및 외부에서 모두 발생할 수 있으며, 대부분의 구조적인 균열의 경우는 콘크리트가 인장 상태에 놓이는 부위에서 많이 발생된다.
이러한 균열은 콘크리트 구조물에 사용성 문제와 구조적 건전성 저하를 야기시킨다.
따라서 콘크리트 구조물의 균열 발생에 대한 주기적인 점검을 통하여 균열의 위치, 크기 등을 파악하여 이에 대한 적절한 조치를 강구함으로서 콘크리트 구조물의 건전성을 정상적으로 유지 가능하게 하는 것이다.
상기와 같은 콘크리트 구조물의 균열을 검사하는 현재의 방법으로는 주로 육안검사에 의존하며, 초음파 탐사를 하기도 한다.
육안검사의 경우, 가장 확실하게 외부에서 발생한 균열을 파악할 수 있는 장점이 있지만 내부의 균열에 대해서는 파악하지 못하는 단점이 있다.
또한 토목 및 건축 구조물중 콘크리트 구조물이 대다수 차지하는 현 상황과더불어 이러한 균열을 탐사하기 위한 기술자의 수가 많지 않고, 일일이 육안 검사를 하기에는 매우 번거롭고 노동력이 많이 필요하다.
한편 내부 균열을 탐사하기 위한 초음파 탐사방법이 실시되고 있지만, 이는 신뢰도가 크지 않은 단점을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 콘크리트 구조물의 인장부위에 광섬유케이블을 부착하고 이를 측정장비와 연결하여 상기 콘크리트 구조물의 인장부위에 균열이 발생되면 그 위치의 광섬유케이블이 절단 또는 파손되는 것에 의하여 빛의 변화량이 측정장비로 모니터링되어 인장부위의 균열 유무 및 위치를 탐지할 수 있도록 하는 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 콘크리트 구조물의 인장부위에 광섬유케이블을 부착하여 이 광섬유케이블이 콘크리트 구조물 인장부위의 거동과 일체화되게 하고,
상기 콘크리트 구조물의 인장부위 균열에 따라 광섬유케이블이 절단 또는 파손되는 것을 감지하여 모니터링하는 측정장비를 광섬유케이블과 연결하여 구성한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 교량의 콘크리트 구조물 균열탐지장치의 구성도.
도 2는 도 1의 'A'부 상세도.
도 3은 도 2의 측단면도.
도 4는 도 2의 저면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 콘크리트 구조물
20 : 광섬유케이블
30 : 측정장비
100 : 균열
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 교량의 콘크리트 구조물 균열탐지장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 'A'부 상세도이며, 도 3은 도 2의 측단면도이고, 도 4는 도 2의 저면도를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 교량을 구성하는 콘크리트 구조물(10)의 인장부위에 광섬유케이블(20)을 강력접착제(에폭시 등)로 부착시켜 이 광섬유케이블(20)이 상기 콘크리트 구조물(10)과 거동이 일체화되게 구성하고, 상기 광섬유케이블(20)은 측정장비(Optical Time Domain Reflectometer:OTDR)(30)와 연결되어 이 측정장비(30)가 상기 광섬유케이블(20)이 절단 또는 파손되는 것을 감지하여 콘크리트 구조물(10)의 균열유무를 탐지할 수 있도록 구성된다.
상기에서 광섬유케이블(20)의 특징은, 빛을 통해 정보를 전달하는 매개체로서 역할을 하게 되는 바, 투과되는 빛은 광섬유를 따라 벽에 반사되어 일부는 전진하고 일부는 되돌아오며, 그러다가 이상위치(단면감소 및 절단 등)를 지나면서 되돌아오는 빛의 양이 변하게 되며 광섬유의 절단시에는 매질이 달라지게 되어 반사되는 빛의 양이 아주 커지게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 콘크리트 구조물(10)의 외력에 의해 인장부위에서 균열(100)이 발생되면 이에 부착되어 거동을 같이 하는 광섬유케이블 (20)이 절단됨에 따라 이에 반사되어온 빛의 변화량이 측정장비(30)로 전달되어, 이 측정장비(30)를 통해 콘크리트 구조물(10)의 균열(100)을 탐지할 수 있게 되는것이다.
상기와 같이 광섬유케이블(20)의 절단에 따라 반사되어온 빛의 변화량을 통하여 광섬유의 이상여부를 탐지할 수 있게 되어 손상위치를 추정할 수 있게 된다. 또한 손상 위치는 빛의 속도와 빛이 왕복한 시간을 통해 손쉽게 추정할 수 있게 된다.
한편 콘크리트 댐과 같이 매스 콘크리트에서는 콘크리트 타설 전에 미리 광섬유케이블을 매설하여 양생에 따른 변화(온도, 건조 및 수축, 균열 등)를 탐지할 수 있으며, 사용 상태에서는 콘크리트 댐 내부의 균열 발생 등을 모니터링 할 수 있어 그 구조물의 건전성을 파악할 수 있다.상기 광섬유케이블(20)에서 사용되는 광섬유의 특성은, 파단시 변형률이 통상 1%정도(10,000 microstrain)로서, 교량 구조물을 범용 프로그램으로 해석한 결과나 실제로 차량 하중실험을 통해 얻은 부재의 최대 변형률은 대개 200∼300microstrain 정도를 나타내는 것이 일반적인 경우이다.한편 토목 및 건축 구조물에 사용하는 콘크리트 구조물의 선팽창계수는 이며, 일반적인 광섬유의 선팽창계수는를 나타낸다. 이 두 재료(즉, 강구조물과 콘크리트 구조물)가 부착되어 거동할 때 선팽창계수의 차이로 인하여 1℃의 온도변화에 대해 약 40microstrain이 광섬유에 발생하게 된다. 상온을 기준으로 30℃의 온도 변화가 있다면 광섬유에 발생하는 변형률은 1200 microstrain이 된다.따라서 광섬유에 발생할 수 있는 가장 불리한 응력 상태를 가정하더라도 변형률의 최대값은 1500microstrain 이하로써, 허용 파단 변형률에 대해 15% 이하이므로 정상적인 상태에서 차량 하중이나 온도 변화에 의하여 절단된 가능성은 극히 희박하다.한편 균열의 탐지는 국부적인 재료의 파단으로 그 곳에서의 변형률은 무한대에 이르러서 변위가 발생하였을 때 광섬유가 같이 절단됨으로서 그 위치를 탐지하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 빛을 통해 정보의 전달 매체로 사용되는 광섬유케이블을 콘크리트 구조물의 인장부위와 거동과 같이 할 수 있도록 부착하고 이를 측정장비와 연결함으로서 교량 등 콘크리트 구조물의 인장부위가 반복하중에 의한 피로균열이 발생될 때 이를 조기에 발견하여 신속한 보수를 조치함으로서 반복진동이 부과된 콘크리트 구조물의 내구성을 높이고 사용년수를 증대하며, 동시에 균열부의 탐지를 간단히 하여 이에 따른 점검비용을 대폭 절감시키는 효과를 갖는다.
Claims (1)
- 콘크리트 구조물(10)의 인장부위에 광섬유케이블(20)을 부착하여 이 광섬유케이블(20)이 콘크리트 구조물(10) 인장부위의 거동과 일체화되게 하고,상기 콘크리트 구조물(10)의 인장부위 균열에 따라 광섬유케이블(20)이 절단 또는 파손되는 것을 감지하여 모니터링하는 측정장비(30)를 광섬유케이블(20)과 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990006530A KR100317535B1 (ko) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990006530A KR100317535B1 (ko) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000056834A KR20000056834A (ko) | 2000-09-15 |
| KR100317535B1 true KR100317535B1 (ko) | 2001-12-22 |
Family
ID=19575184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990006530A KR100317535B1 (ko) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100317535B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110672822A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-10 | 郑州航空工业管理学院 | 一种桥梁混凝土的结构缺陷的无损检测系统 |
-
1999
- 1999-02-26 KR KR1019990006530A patent/KR100317535B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000056834A (ko) | 2000-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yao et al. | Measurement of cable forces for automated monitoring of engineering structures using fiber optic sensors: A review | |
| Mohamad et al. | Behaviour of an old masonry tunnel due to tunnelling-induced ground settlement | |
| Kim et al. | FBG sensors encapsulated into 7-wire steel strand for tension monitoring of a prestressing tendon | |
| Ansari | Fiber optic health monitoring of civil structures using long gage and acoustic sensors | |
| Zhang et al. | Health monitoring of rehabilitated concrete bridges using distributed optical fiber sensing | |
| US5638165A (en) | Crack detection system | |
| JP3457894B2 (ja) | 光ファイバの敷設方法及び光ファイバを用いた歪検知装置 | |
| KR102197696B1 (ko) | 광섬유 기반 하이브리드 신경망 센서를 이용한 시설물 건전도 모니터링 시스템 및 그 방법 | |
| KR100317535B1 (ko) | 광섬유케이블을 이용한 콘크리트 구조물 균열탐지장치 | |
| EP4118407A1 (en) | Conductor for bare overhead power line with composite material core and real-time monitoring system for monitoring the structural integrity of the conductor during production, laying and installation | |
| JP2002081061A (ja) | グラウンドアンカーの荷重管理方法 | |
| JP2005156552A (ja) | 亀裂検出システム、このシステムで利用可能な接着剤及び線状検出具 | |
| JP4632228B2 (ja) | モニタリング機能付き防水シートを有するトンネル | |
| Zhang et al. | Distributed fiber optic sensors for tunnel monitoring: A state-of-the-art review | |
| KR100317536B1 (ko) | 광섬유케이블을 이용한 용접부 균열탐지장치 | |
| JP2010112942A (ja) | 鋼構造物のモニタリング方法 | |
| JP4012956B2 (ja) | 健全性評価用の光ファイバを埋設した構造物の検証方法 | |
| Joksimović et al. | Challenges and potential of fiber optic sensors for structural health monitoring of bridges: a review | |
| CN216669676U (zh) | 一种在线监测腐蚀程度的拉索 | |
| CN2716316Y (zh) | 带传感光纤的锚索索体 | |
| Rodriguez-Cobo et al. | Pipe flow speed sensor based on fiber Bragg gratings | |
| JP2002048676A (ja) | 損傷検知用光ファイバーおよびこれを用いた損傷検知方法 | |
| Xu et al. | Fiber optic sensor reliability issues in structural health monitoring | |
| Kesavan et al. | A TECHNIQUE FOR EMBEDDING EFPI FIBER OPTIC STRAIN SENSORS IN CONCRETE. | |
| Muley et al. | Stability and reliability of fiber optic measurement systems: basic conditions for successful long term structural health monitoring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20111201 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |