KR101208036B1 - 압입시험기를 이용한 콘크리트 구조물의 잔류응력 측정방법 및 이에 사용되는 압입자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물 중 외력에 의해 응력이 발생하고 있는 상태의 응력부재(1)와 응력이 발생하지 않고 있는 무응력부재(2)를 각각 선정하는 단계; 응력부재(1)에 대하여 압입시험기에 의한 압입시험을 실시하고, 콘크리트의 표면이 압입되는 정도를 측정하여 응력부재 압입 측정값을 획득하는 단계; 무응력부재(2)에 대하여 압입시험기에 의한 압입시험을 실시하고, 콘크리트의 표면이 압입되는 정도를 측정하여 무응력부재 압입 측정값을 획득하는 단계; 응력부재 압입 측정값 및 무응력부재 압입 측정값에 의해 콘크리트 구조물의 잔류응력을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압입시험기를 이용한 콘크리트 구조물의 잔류응력 측정방법을 제시함으로써, 강재와 같이 내부의 구성성분이 일정하지 않은 콘크리트에 대하여도 효과적으로 적용될 수 있고, 외력을 제거하지 않으면서도 효과적으로 정확한 측정값의 도출을 가능하게 한다.
Description
본 발명은 건설 계측분야에 관한 것으로서, 상세하게는 콘크리트 구조물의 잔류응력을 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.
잔류응력(residual stress)이란 외력에 의해 응력이 발생한 상태의 구조물에서 외력을 제거한 경우, 구조물의 내부에 잔류하는 응력(외력의 제거에 불구하고 완전히 소멸되지 않은 응력)을 말한다.
건설 구조물에 있어서 이러한 잔류응력은 구조적 안정성을 평가하기 위한 주된 인자 중의 하나로서, 잔존수명을 예측하기 위하여 반드시 필요한 인자라 할 수 있다.
한편, 기계, 금속 등과 같은 타 기술분야에서는 압입시험(indentation test) 방식이 사용되어 왔는데, 이는 압입시험기의 첨단부에 설치되는 압입자(indenter)에 의해 부재의 표면을 압입하고, 그 압입하중과 압입깊이를 측정한 값으로부터 부재의 잔류응력을 측정하는 방법을 말한다.
그런데, 콘크리트 구조물의 경우, 강재와 같이 내부의 구성성분이 일정하게 분포되어 있지 않으므로, 상술한 종래의 압입시험방법에 의하더라도 정확한 잔류응력의 측정이 어렵다는 문제가 있다.
나아가, 일반적인 건설 구조물의 경우, 지속적인 외력을 받는 상태에 있고, 그 외력을 제거하는 것이 사실상 불가능하므로, 잔류응력의 측정이 대단히 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 강재와 같이 내부의 구성성분이 일정하지 않은 콘크리트에 대하여도 효과적으로 적용될 수 있고, 외력을 제거하지 않으면서도 효과적으로 정확한 측정값의 도출을 가능하게 하는 압입시험기를 이용한 콘크리트 구조물의 잔류응력 측정방법 및 이에 사용되는 압입자를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 콘크리트 구조물 중 외력에 의해 응력이 발생하고 있는 상태의 응력부재(1)와 응력이 발생하지 않고 있는 무응력부재(2)를 각각 선정하는 단계; 상기 응력부재(1)에 대하여 압입시험기에 의한 압입시험을 실시하고, 콘크리트의 표면이 압입되는 정도를 측정하여 응력부재 압입 측정값을 획득하는 단계; 상기 무응력부재(2)에 대하여 압입시험기에 의한 압입시험을 실시하고, 콘크리트의 표면이 압입되는 정도를 측정하여 무응력부재 압입 측정값을 획득하는 단계; 상기 응력부재 압입 측정값 및 무응력부재 압입 측정값에 의해 콘크리트 구조물의 잔류응력을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압입시험기를 이용한 콘크리트 구조물의 잔류응력 측정방법을 제시한다.
또한, 본 발명은 상기 콘크리트 구조물의 잔류응력 측정방법에 사용되는 압입시험기의 압입자로서, 콘크리트의 표면에 접촉하는 접촉면에 다수의 돌기(110)가 형성된 것을 특징으로 하는 압입자(100)를 함께 제시한다.
상기 접촉면은 네모 형상인 것이 바람직하다.
상기 돌기(110)의 외측 단부는 뾰족한 구조인 것이 바람직하다.
본 발명은 강재와 같이 내부의 구성성분이 일정하지 않은 콘크리트에 대하여도 효과적으로 적용될 수 있고, 외력을 제거하지 않으면서도 효과적으로 정확한 측정값의 도출을 가능하게 하는 압입시험기를 이용한 콘크리트 구조물의 잔류응력 측정방법 및 이에 사용되는 압입자를 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 응력부재 및 무응력부재의 개념도.
도 2는 압입자의 제1 실시예의 부분사시도.
도 3은 압입자의 제2 실시예의 부분사시도.
도 4,5는 본 발명에 의한 압입자를 장착한 압입시험기를 이용한 압입시험결과를 나타낸 그래프.
도 1은 응력부재 및 무응력부재의 개념도.
도 2는 압입자의 제1 실시예의 부분사시도.
도 3은 압입자의 제2 실시예의 부분사시도.
도 4,5는 본 발명에 의한 압입자를 장착한 압입시험기를 이용한 압입시험결과를 나타낸 그래프.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 압입시험기를 이용한 콘크리트 구조물의 잔류응력 측정방법은 기본적으로 다음과 같은 단계에 의해 구성된다.
콘크리트 구조물 중 외력에 의해 응력이 발생하고 있는 상태의 응력부재(1)와 응력이 발생하지 않고 있는 무응력부재(2)를 각각 선정한다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같은 구조물에서는, 기둥부재가 응력부재(1)에 해당하고, 캔틸레버 부재가 무응력 부재(2)에 해당한다.
위 응력부재(1)에 대하여 압입시험기에 의한 압입시험을 실시하고, 콘크리트의 표면이 압입되는 정도를 측정하여 응력부재 압입 측정값을 획득한다.
여기서, 압입시험기는 기존의 제품을 사용하면 되고, 정확한 측정값을 얻기 위해서는 압입 과정 중 압입시험기와 부재(1,2) 사이의 간격이 벌어지지 않도록 양자를 견고하게 결속하는 것이 필요하다.
위 무응력부재(2)에 대하여도 압입시험기에 의한 압입시험을 실시하고, 콘크리트의 표면이 압입되는 정도를 측정하여 무응력부재 압입 측정값을 획득한다.
이후, 상기 응력부재 압입 측정값 및 무응력부재 압입 측정값에 의해 콘크리트 구조물의 잔류응력을 계산할 수 있다.
즉, 외력이 재하되어 많은 응력이 발생한 응력부재(1)의 경우에는 경도가 증가하여 작은 압입 측정값을 나타내게 되고, 이와 반대로 무응력부재(2)의 경우에는 상대적으로 큰 압입 측정값을 나타내게 될 것인바, 이들 측정값 사이의 차로부터 당해 콘크리트 구조물의 잔류응력을 측정할 수 있는 것이다.
따라서 외력을 제거할 수 없는 건설 구조물에 대하여, 그 외력을 제거하지 않으면서도 정확한 잔류응력의 측정값을 도출할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 종래의 압입시험기는 강재를 대상으로 개발된 것으로서, 그 압입자(indenter)가 뾰족한 형상을 취하는 것이 일반적이다.
그런데, 콘크리트는 강재와 달리 내부가 자갈, 모래 등에 의한 비균질 구조를 취하고 있으므로, 상술한 종래의 구조의 압입자를 콘크리트 표면에 적용하는 경우, 정확한 측정값을 얻을 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위하여, 콘크리트의 표면에 접촉하는 접촉면에 다수의 돌기(110)가 형성된 것을 특징으로 하는 압입자(100)를 함께 제시한다(도 2).
압입자(100)가 이러한 구조를 취하는 경우, 다수의 돌기(110)가 콘크리트의 표면을 고르게 압착하게 되므로, 콘크리트의 표면 내부가 다소 불균질한 구조를 취하는 경우라도, 콘크리트의 잔류응력(경도)에 따라 일정한 압입 측정값을 얻을 수 있다는 효과가 있다.
압입자(100)의 접촉면은 원형 등의 구조를 취할 수도 있으나, 네모 형상을 취하는 것이 안정적인 압입하중의 전달을 가능하게 하여 더욱 정확한 측정값을 얻을 수 있다는 측면에서 바람직하다.
또한, 압입자(100)의 돌기(110)가 뭉툭한 구조를 취하는 경우, 압입 작업에 지나치게 많은 수고와 비용이 소요될 수 있는바, 돌기(100)의 외측 단부는 뾰족한 구조를 취하는 것이 바람직하다.
도 4,5는 상술한 구조의 본 발명에 의한 압입자(100)를 장착한 압입시험기를 이용한 압입시험결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 기둥 시편에 대하여 시험한 것이고, 도 5는 PSC보 시편에 대하여 시험한 것이다.
그래프에 나타난 바와 같이, 하중(외력)의 증가에 따라 명확하게 압입깊이가 감소하므로, 정확한 잔류응력 측정값을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
1 : 응력부재 2 : 무응력부재
100 : 압입자 110 : 돌기
100 : 압입자 110 : 돌기
Claims (4)
- 콘크리트 구조물 중 외력에 의해 응력이 발생하고 있는 상태의 응력부재(1)와 응력이 발생하지 않고 있는 무응력부재(2)를 각각 선정하는 단계;
상기 응력부재(1)에 대하여 압입시험기에 의한 압입시험을 실시하고, 콘크리트의 표면이 압입되는 정도를 측정하여 응력부재 압입 측정값을 획득하는 단계;
상기 무응력부재(2)에 대하여 압입시험기에 의한 압입시험을 실시하고, 콘크리트의 표면이 압입되는 정도를 측정하여 무응력부재 압입 측정값을 획득하는 단계;
상기 응력부재 압입 측정값 및 무응력부재 압입 측정값에 의해 콘크리트 구조물의 잔류응력을 계산하는 단계;를 포함하고,
상기 압입시험기의 압입자는,
콘크리트의 표면에 접촉하는 접촉면에 다수의 돌기(110)가 형성되고,
상기 접촉면은 네모 형상이며,
상기 돌기(110)의 외측 단부는 뾰족한 구조인 것을 특징으로 하는 압입시험기를 이용한 콘크리트 구조물의 잔류응력 측정방법. - 삭제
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