KR101791878B1 - System and method for monitoring durability and predicting life time about chloride penetration of concrete structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물 진단시 현장 채취된 시료에서 획득한 콘크리트 염화물량 데이터로부터 현재 구조물의 내구성을 진단하고 잔존 내구 수명을 산출할 수 있는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치 및 그 방법에 대한 것이다.
본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치는 콘크리트 구조물 정보 및 현장 계측 염화물량 정보를 포함하는 구조물 정보가 입력되는 입력부; 상기 입력부에 입력된 구조물 정보에 의해 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 연산하는 연산부; 및 상기 연산부에서 산출된 염화물량을 출력하는 출력부; 로 구성되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a device for predicting the durability and life expectancy of a concrete structure to chloride penetration of a concrete structure capable of diagnosing the durability of the current structure and calculating the remaining durability life from the concrete chloride data obtained from the sampled samples in the case of the concrete structure diagnosis Lt; / RTI >
An apparatus for predicting durability and life expectancy for chloride penetration of a concrete structure according to an embodiment of the present invention includes: an input unit for inputting structure information including concrete structure information and on-site measured chloride information; An operation unit for calculating a chloride amount according to a common soft water depth and a depth of the concrete structure according to the structure information inputted to the input unit; And an output unit for outputting the amount of chloride calculated in the calculating unit; . ≪ / RTI >
Description
본 발명은 콘크리트 구조물 진단시 현장 채취된 시료에서 획득한 콘크리트 염화물량 데이터로부터 현재 구조물의 내구성을 진단하고 잔존 내구 수명을 산출할 수 있는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치 및 그 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a device for predicting the durability and life expectancy of a concrete structure to chloride penetration of a concrete structure capable of diagnosing the durability of the current structure and calculating the remaining durability life from the concrete chloride data obtained from the sampled samples in the case of the concrete structure diagnosis Lt; / RTI >
콘크리트 구조물은 보통 일반적인 환경에서는 설계 수명 이상 사용 가능하지만 해양 환경 또는 제설제 등을 많이 사용하는 염해 환경에서는 비교적 조기에 열화될 수 있다. 이에 구조물은 목표 수명을 채우지 못하고 대규모 보수를 실시하거나 해체하는 사례가 빈번하게 발생한다.Concrete structures can usually be used for longer than the design lifetime in normal environments, but can deteriorate relatively early in salt environments where marine environments or snowmobiling agents are used in large amounts. Therefore, structures often fail to meet the target life expectancy and are subject to massive repair or dismantlement.
실제 해외에서도 염해에 의해 피해가 발생한 교량이 예상 공용 연수 이전에 철거 또는 개보수 되는 사례가 빈번하게 보고되고 있는데, 이와 관련된 비용 또한 초기 건설 비용보다 더 많이 드는 경우가 적지 않게 발생하고 있다.In fact, overseas bridges that have been damaged due to salt damage have been frequently reported to be demolished or renovated prior to the public training, and the costs associated with such bridges are often higher than the initial construction costs.
한편, 2005년 및 2012년에 개정된 콘크리트 표준시방서에는 내구성 및 유지관리에 대한 내용이 신설 및 개정되었다. 그러나 최근까지도 콘크리트 구조물의 유지관리와 관련하여 내하력 등 구조적인 측면에서만 체계가 주로 마련되었고, 구조물의 진단 역시 구조적 측면이 보다 강조되고 있다.On the other hand, in 2005 and 2012, concrete standard specifications were revised and revised in terms of durability and maintenance. However, until recently, the maintenance of the concrete structure has been mainly focused on the structural aspects such as the load bearing capacity, and the structural aspect of the structure has been emphasized more.
물론 콘크리트 구조물 진단시 현장 시료를 채취하여 내구성과 관련된 평가 시험을 수행하긴 한다. 그러나 이는 단지 현 상태에 대한 참고자료로서의 역할만 할 뿐, 이를 근거로 콘크리트 구조물의 내구 상태를 진단하고 수명을 예측하는 방법은 아직 구체적이지 않은 현실이다.Of course, in the case of concrete structure diagnosis, site samples are taken and evaluated for durability. However, this is only a reference for the present condition, and the method of diagnosing the durability of the concrete structure and predicting the life span of the concrete structure is not yet concrete.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 현장 채취된 콘크리트 구조물 시료로부터 획득한 콘크리트 염화물량 데이터를 근거로 현재 구조물의 내구성을 진단하고 잔존 내구 수명을 산출할 수 있는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a method of diagnosing durability of a current structure based on concrete chloride data obtained from a sample of a concrete structure collected in the field and determining a durability against chloride penetration of a concrete structure capable of calculating a remaining durability And a method for predicting the life and the life thereof.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 콘크리트 구조물 정보 및 현장 계측 염화물량 정보를 포함하는 구조물 정보가 입력되는 입력부; 상기 입력부에 입력된 구조물 정보 중 표면으로부터 깊이에 따라 현장에서 계측된 콘크리트 구조물의 염화물량 데이터로부터 표면염화물량 산출치 및 겉보기 염화물량 확산계수를 산정하며, 상기 겉보기 염화물량 확산계수에 의해 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 연산하는 연산부; 및 상기 연산부에서 산출된 염화물량을 출력하는 출력부; 로 구성되되, 상기 표면염화물량 산출치는 상기 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(Ci)과 초기 표면염화물량 가정치(C0)에 증분(Δ)을 더한 값으로부터 아래 [수학식 1]에 의해 각 위치별 여오차함수의 역함수 값을 선형 회귀분석한 후 회귀분석에 의한 1차 함수의 y절편이 오차범위 내로 수렴하도록 반복 연산을 수행하여 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치를 제공한다.
[수학식 1]
여기서,
erfc(x) : 여오차함수
x : Ci/C0
Ci : 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(kg/㎤)
C0 : 초기 표면염화물량 가정값(kg/㎤)According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an information processing system comprising: an input unit for inputting structure information including concrete structure information and field measurement chloride information; The surface chloride amount calculation value and the apparent chlorine amount diffusion coefficient are calculated from the chloride amount data of the concrete structure measured in the field according to the depth from the surface of the structure information inputted to the input unit, A computing unit for computing the amount of chlorine according to the public year and the depth; And an output unit for outputting the amount of chloride calculated in the calculating unit; (1) is calculated from the value obtained by adding the increment (?) To the chlorine amount (C i ) and the initial chlorine amount assumption (C 0 ) at each site measured at the site, And the inverse function of each position is linearly regression-analyzed, and then the y-intercept of the linear function by the regression analysis converges to within the error range. The chloride penetration of the concrete structure is calculated by Thereby providing a diagnosis of durability and an apparatus for predicting the life of the apparatus.
[Equation 1]
here,
erfc (x): error function
x: C i / C 0
C i : Amount of chloride (kg / ㎤)
C 0 : Initial surface chloride amount assumption (kg / ㎤)
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 초기 표면염화물량 가정치는 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량 중 가장 큰 값인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치를 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the initial surface chloride amount assumption is the largest value among the chlorinated amount measured at the site in each site, and provides an apparatus for predicting the durability and estimating the life of the concrete structure.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 겉보기 염화물량 확산계수는 상기 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기와 반비례하는 것으로 아래 [수학식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치를 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the apparent chloride diffusion coefficient is inversely proportional to the slope of the first-order function for which the surface chloride amount calculation value is determined, and is calculated by the following equation (2) Provided is a durability diagnosis and life prediction apparatus against chloride penetration.
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기서,here,
D : 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)D: Diffusion Coefficient of Apparent Chloride Content (㎝ / year)
t : 준공 이후 현재까지 공용 연수(년)t: Public training since its completion (until now)
m : 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기m: slope of the first-order function whose surface chlorine amount calculation value is determined
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량은 아래 [수학식 3]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치를 제공한다. The present invention according to another preferred embodiment is characterized in that the amount of chlorinated water at each depth from the surface of the concrete structure and the common soft water of the concrete structure is calculated by the following equation (3): durability diagnosis and life prediction of chloride- Lt; / RTI >
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서,here,
C(x, t) : 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량(kg/㎤)C (x, t): Amount of chlorides (kg / ㎤)
x : 콘크리트 구조물 표면으로부터의 깊이(㎝)x: depth (cm) from the surface of the concrete structure
t : 공용 연수(년)t: Public training (years)
C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3)
D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)D: Diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (㎝ / year)
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 연산부는 아래 [수학식 4]에 의해 콘크리트 구조물의 예상수명을 산출하고, 상기 출력부는 산출된 예상수명을 출력하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치를 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the calculation unit calculates the expected life span of the concrete structure by the following equation (4), and the output unit outputs the calculated expected life span. A durability diagnosis and a life prediction device are provided.
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서,here,
tlife : 예상수명(년)t life : Life expectancy (years)
D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)D: Diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (㎝ / year)
xcv : 피복두께(㎝)x cv : coating thickness (cm)
Cd : 설계 염화물량(kg/㎤)C d : Design chlorine amount (kg / ㎤)
C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3)
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 연산부는 아래 [수학식 5]에 의해 콘크리트 구조물의 잔존수명을 산출하고, 상기 출력부는 출력된 잔존수명을 출력하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치를 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the calculation unit calculates the remaining lifetime of the concrete structure by the following equation (5), and the output unit outputs the output remaining lifetime of the concrete structure: A durability diagnosis and a life prediction device are provided.
[수학식 5]&Quot; (5) "
여기서,here,
tsl : 잔존수명(년)t sl : Remaining lifetime (years)
tlife : 예상수명(년)t life : Life expectancy (years)
tp : 공용 연수(년)t p : Public training (years)
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 (a) 콘크리트 구조물의 염화물량을 표면으로부터의 깊이에 따라 복수의 지점에서 계측하는 단계; (b) 콘크리트 구조물 정보 및 현장 계측 염화물량 정보를 포함하는 구조물 정보를 입력부에 입력하는 단계; (c) 상기 입력부에 입력된 구조물 정보에 의해 연산부에서 콘크리트 구조물의 공용 연수와 깊이에 따른 염화물량을 산출하는 것으로, (c-1) 상기 입력부에 의해 입력된 구조물 정보 중 표면으로부터 깊이에 따라 현장에서 계측된 콘크리트 구조물의 염화물량 데이터로부터 표면염화물량 산출치를 산정하는 단계; (c-2) 상기 염화물량 데이터 및 표면염화물량 산출치로부터 겉보기 염화물량 확산계수를 산출하는 단계; 및 (c-3) 상기 겉보기 염화물량 확산계수에 의해 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 산출하는 단계; 로 구성되고, (d) 상기 연산부에서 산출된 콘크리트 구조물의 공용 연수와 깊이에 따른 염화물량을 출력부에서 출력하는 단계; 를 포함하여 구성되되, 상기 (c-1) 단계는, (c-11) 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(Ci)과 표면염화물량 가정치(C0)로부터 아래 [수학식 1] 에 의해 각 위치별 여오차함수의 역함수 값을 연산하는 단계; (c-12) 표면으로부터의 깊이가 독립변수이고, 상기 연산된 여오차함수의 역함수 값이 종속변수인 데이터를 선형 회귀분석하는 단계; (c-13) 상기 회귀분석에 의한 1차 함수의 y절편을 오차범위와 대비하는 단계; (c-14) 상기 y절편의 절대값이 오차범위보다 큰 경우에는 표면염화물량 가정치(C0)에 증분(Δ) 을 더하여 (c-11) 내지 (c-13) 단계를 반복 연산하고, 작거나 같은 경우에는 연산을 종료하여 종료 시 표면염화물량 가정치(C0)를 표면염화물량 산출치로 결정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법을 제공한다.
[수학식 1]
여기서,
erfc(x) : 여오차함수
x : Ci/C0
Ci : 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(kg/㎤)
C0 : 초기 표면염화물량 가정값(kg/㎤)According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for measuring chloride content of a concrete structure, comprising the steps of: (a) measuring the chloride content of a concrete structure at a plurality of points according to a depth from a surface; (b) inputting structure information including concrete structure information and in-situ measurement chlorination amount information to an input unit; (c) calculating the amount of chlorine according to the common strength and depth of the concrete structure in the calculation unit according to the structure information inputted to the input unit, (c-1) calculating, based on the structure information input by the input unit, Calculating a surface chlorinated amount calculation value from the chloride amount data of the concrete structure measured in step (a); (c-2) calculating an apparent chloride amount diffusion coefficient from the chloride amount data and the surface chloride amount calculation value; And (c-3) calculating an amount of chloride according to the common water softening depth and the depth by the apparent chloride water diffusion coefficient; (D) outputting an amount of chloride according to the common strength and depth of the concrete structure calculated by the calculation unit, from the output unit; (C-1) is calculated from the chlorine amount (C i ) and the surface chloride amount assumption (C 0 ) at each site measured at the site (c-11) Calculating an inverse function value of a position error function for each position by: (c-12) linear regression analysis of data in which the depth from the surface is an independent variable and the inverse of the computed error function is a dependent variable; (c-13) comparing the y-intercept of the linear function by the regression analysis with an error range; (c-14) If the absolute value of the y-intercept is larger than the error range, the increment (?) is added to the assumed value (C 0 ) of the chloride amount of the surface, and the steps (c-11) to , And if it is less than or equal to the predetermined value, calculating the surface chloride amount assumption (C 0 ) at the end of the calculation as the surface chloride amount calculation value; The present invention provides a method for diagnosing durability against chloride penetration and a method for predicting the life of a concrete structure.
[Equation 1]
here,
erfc (x): error function
x: C i / C 0
C i : Amount of chloride (kg / ㎤)
C 0 : Initial surface chloride amount assumption (kg / ㎤)
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (c-11) 단계에서 최초에 입력되는 표면 염화물량 가정치인 초기 표면염화물량 가정치(C0)는 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량 중 가장 큰 값인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법을 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the initial surface chlorine amount assumption (C 0 ), which is the first assumed amount of surface chlorine input in the step (c-11), is the largest value The present invention also provides a method for predicting the durability and the life of the concrete structure against chloride penetration.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (c-2) 단계에서 겉보기 염화물량 확산계수는 상기 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기로부터 아래 [수학식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법을 제공한다. The present invention according to another preferred embodiment is characterized in that in the step (c-2), the diffusion amount of the apparent chloride amount is calculated from the slope of the linear function for which the surface chloride amount calculation value is determined by the following formula And a method for predicting the durability and life expectancy of the concrete structure against chloride penetration.
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기서,here,
D : 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)D: Diffusion Coefficient of Apparent Chloride Content (㎝ / year)
t : 준공 이후 현재까지 공용 연수(년)t: Public training since its completion (until now)
m : 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기m: slope of the first-order function whose surface chlorine amount calculation value is determined
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (c-3) 단계에서 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량은 아래 [수학식 3]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법을 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, in the step (c-3), the amount of chloride according to the common water softening depth and the depth of the concrete structure is calculated by the following formula (3) Durability diagnosis and life prediction method.
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서,here,
C(x, t) : 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량(kg/㎤)C (x, t): Amount of chlorides (kg / ㎤)
x : 콘크리트 구조물 표면으로부터의 깊이(㎝)x: depth (cm) from the surface of the concrete structure
t : 공용 연수(년)t: Public training (years)
C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3)
D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)D: Diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (㎝ / year)
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (c-3) 단계 후에, (c-4) 아래 [수학식 4]에 의해 콘크리트 구조물의 예상수명을 산출하는 단계; 가 더 포함되고, 상기 (d) 단계에서 출력부가 상기 산출된 예상수명을 출력하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법을 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, after the step (c-3), calculating the expected life of the concrete structure by (c-4) And the output unit outputs the calculated expected life span in the step (d). The present invention provides a method for diagnosing durability against chloride penetration and a life span prediction method for a concrete structure.
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서,here,
tlife : 예상수명(년)t life : Life expectancy (years)
D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)D: Diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (㎝ / year)
xcv : 피복두께(㎝)x cv : coating thickness (cm)
Cd : 설계 염화물량(kg/㎤)C d : Design chlorine amount (kg / ㎤)
C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3)
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (c-4) 단계 후에, (c-5) 아래 [수학식 5]에 의해 콘크리트 구조물의 잔존수명을 산출하는 단계; 가 더 포함되고, 상기 (d) 단계에서 출력부가 상기 산출된 잔존수명을 출력하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법을 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, after the step (c-4), calculating the remaining life of the concrete structure by (c-5) And the output unit outputs the calculated remaining lifetime in the step (d). The present invention also provides a method for predicting the durability of a concrete structure against chloride penetration and a method for predicting the lifetime of the concrete structure.
[수학식 5]&Quot; (5) "
여기서,here,
tsl : 잔존수명(년)t sl : Remaining lifetime (years)
tlife : 예상수명(년)t life : Life expectancy (years)
tp : 공용 연수(년)t p : Public training (years)
본 발명에 따르면 콘크리트 구조물 진단시 현장 채취된 시료에서 획득한 콘크리트 염화물량 데이터로부터 현재 구조물의 내구성을 진단하고 잔존 내구 수명을 산출할 수 있다. According to the present invention, it is possible to diagnose the durability of the present structure and to calculate the remaining durability life from the data of the amount of concrete chloride obtained from the sample collected in the case of the concrete structure diagnosis.
이에 따라 유지보수 예산의 설정, 예방적 유지보수 시기 결정, 유지보수 우선순위 결정 등에 있어 객관적이고 체계적인 관리가 가능하며, 관리에 소요되는 인적 자원, 관리 비용, 보수 비용 등을 절감 및 적절하게 집행할 수 있다. 동시에 잦은 유지보수로 인한 시설물 이용의 불합리한 사용제한을 줄일 수 있어 관련 사회적 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다. Accordingly, objective and systematic management is possible in setting the maintenance budget, determining the preventive maintenance timing, and prioritizing the maintenance, and reducing and appropriately managing human resources, management costs, and maintenance expenses . At the same time, it is expected that it will reduce the unreasonable use restriction of the facility use due to frequent maintenance and maintenance, thereby greatly reducing the social cost involved.
도 1은 구조물 표면에서의 깊이에 따른 염화물 이온농도를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치의 순서도.
도 4는 표면염화물량 및 겉보기 염화물량 확산계수 연상을 위한 부프로그램의 순서도.
도 5는 여오차함수의 역함수를 이용한 회귀분석 반복연산 과정을 도시하는 그래프.
도 6은 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치의 출력부에 출력되는 화면.1 is a graph showing the chloride ion concentration according to the depth at the surface of the structure.
2 is a view showing a structure of a device for predicting the durability and the life of the concrete structure of the present invention against chloride penetration.
FIG. 3 is a flowchart of a durability diagnosis and life prediction apparatus for chloride penetration of a concrete structure of the present invention.
Figure 4 is a flowchart of a subprogram for associating the surface chlorine content and the apparent chlorine diffusion coefficient.
FIG. 5 is a graph showing a repetitive-calculation iterative calculation process using the inverse function of the error function.
FIG. 6 is a screen output to the output of the apparatus for predicting the durability and life expectancy of a concrete structure according to the present invention. FIG.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.
도 1은 구조물 표면에서의 깊이에 따른 염화물 이온농도를 나타내는 그래프이고, 도 2는 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치의 구성을 도시하는 도면이며, 도 3은 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치의 순서도이다.FIG. 1 is a graph showing a chloride ion concentration according to a depth on a surface of a structure, FIG. 2 is a view showing a construction of a device for predicting the durability and penetration of chloride in a concrete structure of the present invention, FIG. 3 is a flowchart of a durability diagnosis and life prediction device for chloride penetration of a structure. FIG.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치(1)는 콘크리트 구조물 정보 및 현장 계측 염화물량 정보를 포함하는 구조물 정보가 입력되는 입력부(11); 상기 입력부(11)에 입력된 구조물 정보에 의해 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 연산하는 연산부(12); 및 상기 연산부(12)에서 산출된 염화물량을 출력하는 출력부(13); 로 구성되는 것을 특징으로 한다. As shown in FIG. 2, the apparatus for predicting the durability and life expectancy of a concrete structure according to the present invention for chloride penetration includes an
상기 입력부(11)에는 콘크리트 구조물 정보 및 현장 계측 염화물량 정보를 포함하는 구조물 정보가 입력된다. The
상기 콘크리트 구조물 정보는 교량, 건물 등 콘크리트 구조물의 종류, 구조물의 크기, 진단 위치, 구조물의 피복두께, 구조물의 준공 시기, 설계수명, 공용 연수 등이 포함된다.The concrete structure information includes types of concrete structures such as bridges and buildings, size of structures, diagnosis positions, coating thickness of structures, completion time of structures, design life span, and public training.
상기 입력부(11)에는 콘크리트 구조물의 내구 수명을 예측할 수 있도록 시기도 정보로 입력할 수 있다.The
상기 현장 계측 염화물량 정보는 현장에서 계측한 콘크리트 구조물의 깊이별 염화물량 등에 대한 정보가 포함된다. The in-situ chlorination amount information includes information on the amount of chloride in the depth of the concrete structure measured in the field.
상기 입력부(11)에 상기와 같은 구조물 정보가 입력되면, 연산부(12)는 현장 계측 염화물량 정보를 바탕으로 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 연산한다.When the above structure information is input to the
그리고 출력부(13)는 연산부(12)에서 연산된 결과를 디스플레이부 등으로 출력한다.The
본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치(1)는 도 3의 순서도에 도시된 과정을 통하여 구조물의 내구성을 진단하고 수명을 예측하며, 이와 관련된 자세한 과정에 대하여는 후술하기로 한다. The apparatus for predicting the durability and life expectancy of the concrete structure according to the present invention for chloride penetration will diagnose the durability of the structure through the process shown in the flowchart of Fig. 3, predict the service life thereof, and a detailed process related thereto will be described later .
이에 따라 본 발명에서는 콘크리트 구조물 진단시 현장 채취된 시료로부터 콘크리트 염화물량 데이터를 획득하여 이를 바탕으로 현재 구조물의 내구성을 진단하고 잔존 내구수명을 산출할 수 있다. Accordingly, in the present invention, when the concrete structure is diagnosed, data on concrete chloride content is obtained from the samples collected from the field, and the durability of the present structure can be diagnosed based on this data, and the remaining durability life can be calculated.
상기 연산부(12)는 표면으로부터 깊이에 따라 현장에서 계측된 콘크리트 구조물의 염화물량 데이터로부터 표면염화물량 산출치 및 겉보기 염화물량 확산계수를 산정하며, 상기 겉보기 염화물량 확산계수에 의해 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 산출할 수 있다. The
즉, 현장에서 콘크리트 구조물의 몇 군데에 대한 염화물량을 측정한다. 그리고 이를 토대로 콘크리트 구조물의 깊이별 염화물량 곡선을 산정한 후 이에 따라 겉보기 염화물량 확산계수를 적용하여 공용 연수별, 구조물 표면으로부터 깊이별 염화물량을 예측함으로써, 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성을 진단하고 구조물의 잔존 수명을 예측할 수 있다.In other words, the amount of chloride in some places of the concrete structure is measured in the field. Based on this, the chloride content curve of concrete structure is calculated, and then the diffusion coefficient of the chloride content is applied to estimate the chloride content of the concrete structure. And the remaining life of the structure can be predicted.
그런데 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실제 현장에서 측정되는 콘크리트 구조물의 염화물량 중 표면의 실측치는 농도의 변화율은 거리에 따른 농도 변화의 2차 도함수에 비례한다는 픽(Fick)의 확산 제2법칙에 근거한 이론치와 상이한 값을 나타낸다.However, as can be seen from FIG. 1, the actual measured value of the chloride content of the concrete structure measured at the actual site is the diffusion second law of Fick that the rate of change of concentration is proportional to the second derivative of the concentration- Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > theoretical value.
이는 콘크리트 구조물의 표면은 외기에 의한 영향 등으로 현장 여건에 따라 균질하기 않기 때문에 염화물량 측정시마다 다른 값이 측정되기 때문이다.This is because the surface of the concrete structure is not homogeneous depending on the site conditions due to the influence of the outside air, and therefore different values are measured for each chloride amount measurement.
이에 따라 표면염화물량은 실제 측정된 현장 측정치를 사용할 수 없으며, 정확한 염화물량 곡선을 산정하기 위해서는 표면염화물량이 정확하게 예측될 필요가 있다.As a result, the amount of surface chloride can not be used for actual measured field measurements, and the amount of surface chloride needs to be accurately estimated in order to calculate an accurate chloride content curve.
이를 위해 연산부(12)에는 구조물 표면에서의 염화물량에 대한 가정치인 표면염화물량 산출치를 계산하는 제1부프로그램과 여기서 산출된 정보들을 이용하여 겉보기 염화물량 확산계수를 산정하는 제2부프로그램이 구비되며, 이는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. To this end, the
도 4는 표면염화물량 및 겉보기 염화물량 확산계수 연상을 위한 부프로그램의 순서도이고, 도 5는 여오차함수의 역함수를 이용한 회귀분석 반복연산 과정을 도시하는 그래프이다.FIG. 4 is a flowchart of a subprogram for associating the surface chloride amount and the apparent chlorine diffusion coefficient, and FIG. 5 is a graph showing a regression analysis iterative calculation process using the inverse function of the error function.
상기 표면염화물량 산출치는 상기 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(Ci)과 초기 표면염화물량 가정치(C0)에 증분(Δ)을 더한 값으로부터 아래 [수학식 1]에 의해 각 위치별 여오차함수의 역함수 값을 선형 회귀분석한 후 회귀분석에 의한 1차 함수의 y절편이 오차범위 내로 수렴하도록 반복 연산을 수행하여 산출되도록 구성할 수 있다. The surface chlorinated amount calculation value is calculated from the value obtained by adding the increment (?) To the chlorinated amount (C i ) and the initial surface chloride amount assumed value (C 0 ) for each position measured at the site by the following formula The inverse function value of the differential error function is linearly regression-analyzed, and then the y-intercept of the linear function by the regression analysis is calculated by performing iterative operation so as to converge within the error range.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, erfc(x) : 여오차함수, x : Ci/C0, Ci : 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(kg/㎤), C0 : 초기 표면염화물량 가정값(kg/㎤)을 의미한다. Here, erfc (x): W error function, x: C i / C 0 , C i: a chloride content of each position measured in the field (kg / ㎤), C 0 : initial surface Chloride assumed value (kg / ㎤ ).
상기 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(Ci)은 구조물 표면으로부터 깊이에 따라 현장에서 계측된 콘크리트 구조물의 염화물량 데이터이다. The amount of chloride (C i ) at each site measured at the site is data on chloride content of the concrete structure measured in the field according to the depth from the surface of the structure.
상기 표면염화물량 산출치는 여오차함수(餘誤差函數; complementary error function)의 역함수에 의해 결정할 수 있으며, 상기 여오차함수의 역함수를 [수학식 1]의 근사식으로 하였을 때 가장 정확한 표면염화물량 산출치를 산정할 수 있다. The surface chlorine amount calculation value can be determined by the inverse function of a complementary error function, and when the inverse function of the error function is an approximate expression of [Equation 1], the most accurate surface chlorine amount calculation Can be calculated.
구체적으로 구조물 표면에서의 깊이를 독립변수, 깊이별로 연산된 여오차함수의 역함수값(erfc-1(Ci/C0)을 종속변수로 하여 선형회귀분석 후 회귀분석에 의한 1차 함수의 y절편 값을 산정한다.Specifically, the inverse function of the error function (erfc -1 (C i / C 0 )), which is calculated by independent variables and depths, is used as a dependent variable. The intercept value is calculated.
실제 대상 콘크리트 구조물의 현장에서 측정한 각 위치별 염화물 값인 Ci의 예는 아래 [표 1]과 같다.Table 1 shows the example of C i , which is the chloride value for each location measured in the actual site of the target concrete structure.
y절편 값이 0에 수렴하도록 오차범위(tol.)보다 작은지 여부를 판단하며, y절편 값이 클 경우 도 5와 같이 C0 = C0 + Δ에 의해 오차범위 이내로 들어올 때까지 상기 연산을 반복한다. y is determined to be smaller than the error range (tol.) so that the y-intercept value converges to 0. If the y-intercept value is large, the operation is performed until the intercept is within the error range by C 0 = C 0 + Repeat.
이에 따라 표면에서의 깊이가 0일 때 여오차함수의 역함수 값이 충분히 0에 수렴하게 되면, 이때 C0 값을 깊이에 따른 염화물량 산정을 위한 표면염화물량인 표면염화물량 산출치로 결정한다. Therefore, if the inverse function of the error function converges sufficiently to 0 when the depth at the surface is 0, then the value of C 0 is determined by calculating the amount of surface chloride, which is the amount of surface chloride for calculating the amount of chloride according to the depth.
여기에서 상기 오차범위(tol.) 및 증가분(Δ)은 사용자가 결정할 수 있으며, 도 5의 실시예에서는 오차범위(tol.)를 0.01로 가정하여 계산하였다. Here, the error range (tol.) And the increment (?) Can be determined by the user. In the embodiment of FIG. 5, the error range (tol.) Is assumed to be 0.01.
현장에서 계측한 구조물 깊이 별로 여오차함수의 역함수 값을 계산하고, 이들 값들로부터 회귀분석하여 1차 함수를 도출한 후 y절편을 오차범위와 대비하여 y절편의 절대값이 오차범위인 0.01 이내가 될 때까지 반복 연산하였다. The inverse function of the yaw error function is calculated for each depth of the structure in the field, and the linear function is derived by regression analysis from these values. Then, the y-intercept is compared with the error range and the absolute value of the y- Lt; / RTI >
이에 따라 최종적으로 y=0.2055x+0.0038이라는 1차 함수가 도출되었으며, 이때의 C0 값이 최종적으로 표면염화물량 산출치로 결정된다. Accordingly, a linear function y = 0.2055x + 0.0038 was finally obtained, and the value of C 0 at this time is finally determined as the surface chloride amount.
상기 표면염화물량 산출치 계산시 초기 표면염화물량 가정치(C0)는 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량 중 가장 큰 값으로 구성할 수 있다. The assumption of the initial surface chlorine amount (C 0 ) in the calculation of the surface chlorine amount calculation value can be composed of the largest chlorine amount in each site measured at the site.
일반적으로 구조물 표면으로 갈수록 염화물량이 증가하므로, 염화물량 측정치 중 가장 큰 값을 초기 표면염화물량 가정치(C0)로 가정하여 반복연산 회수를 최소화함이 바람직하다. In general, it is preferable to minimize the number of iterations by assuming that the largest value among the chlorinated water amount measurements is assumed as the initial surface chloride amount assumption (C 0 ), since the amount of chlorinated water increases to the surface of the structure.
상기 표면염화물량을 결정하기 위한 방법으로 상세 기술한 야코비(Jacobi) 반복법 이외에 가우스-자이텔(Gauss-Seidel) 반복법, 승계-가속-완화(SOR: Successive-Over-Relaxation) 반복법 등을 적용할 수 있다.Gauss-Seidel, Successive-Over-Relaxation (SOR), and the like may be applied in addition to the Jacobi repetition method described in detail for the method for determining the surface chloride amount .
아울러 상기 겉보기 염화물량 확산계수는 상기 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기와 반비례하는 것으로, 아래 [수학식 2]에 의해 산출될 수 있다. In addition, the diffusion coefficient of the apparent chlorine amount is inversely proportional to the slope of the first-order function for which the surface chlorine amount calculation value is determined, and can be calculated by the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기서, D : 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년), t : 준공 이후 현재까지 공용 연수(년), m : 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기를 의미한다. Where D is the diffusion coefficient of the apparent chlorine content (in centimeters per year), t is the public year of the year since its completion, and m is the slope of the primary function whose surface chlorine content is determined.
상기 표면염화물량 산출치가 결정되면 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기가 겉보기 염화물량 확산계수와 반비례 관계가 있음을 밝혀냈다.When the calculated value of the surface chloride amount is determined, it is found that the slope of the first order function that determines the surface chloride amount calculation value is inversely proportional to the apparent chloride amount diffusion coefficient.
상기 [수학식 2]에 의할 경우 실제 확산 정도에 가장 근접한 확산계수를 산출할 수 있으며, 이에 따라 [수학식 2]에 의해 겉보기 염화물량 확산계수를 구할 수 있다.The diffusion coefficient closest to the actual diffusion degree can be calculated by the above-mentioned equation (2), and the diffusion coefficient of the apparent chloride amount can be obtained by the equation (2).
표면염화물량 산출치(C0)와 [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(D)가 결정되면, 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량을 아래 [수학식 3]에 의해 산출할 수 있다. When the surface chlorinated water amount calculation value (C 0 ) and the apparent chloride amount diffusion coefficient (D) according to the equation (2) are determined, the common water softening water amount of the concrete structure and the chloride amount of the depth from the surface are calculated as follows .
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, C(x, t) : 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량(kg/㎤), x : 콘크리트 구조물 표면으로부터의 깊이(㎝), t : 공용 연수(년), C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤), D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)를 의미한다. Here, C (x, t): public training and Depth chloride content (kg / ㎤) from the surface, x: depth from the concrete surface (㎝), t: common training (years), C 0: the surface chloride (Kg / cm < 3 >), and D: diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (cm / year).
상기 연산부(12)에는 구조물 표면에서의 염화물량에 대한 가정치인 표면염화물량 산출치를 계산하는 제1부프로그램과 여기서 산출된 정보들을 이용하여 겉보기 염화물량 확산계수를 산정하는 제2부프로그램은 물론 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량을 연산하는 제3부프로그램이 포함된다. The
콘크리트 구조물의 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량 예상치는 [수학식 3]에 의해 산출하여 예측할 수 있다.The predicted value of the amount of chlorinated water by the common softening water of the concrete structure and the depth from the surface can be estimated and calculated by the following formula (3).
이에 따라 철근 위치에서의 염화물량(C(x, t))과 설계 허용염화물량(Cd)을 비교하여 철근의 부식 여부를 판별할 수 있다.Corrosion of the rebar can be determined by comparing the amount of chloride (C (x, t)) at the position of the reinforcing bars with the amount of design allowable chloride (C d ).
아울러 상기 연산부(12)는 아래 [수학식 4]에 의해 콘크리트 구조물의 예상수명을 산출하고, 상기 출력부(13)는 산출된 예상수명을 출력하도록 구성될 수 있다. In addition, the
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서, tlife : 예상수명(년), D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년), xcv : 피복두께(㎝), Cd : 설계 염화물량(kg/㎤), C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)를 의미한다. Here, t life: Expected lifetime (years), D: [Equation 2] The apparent Chloride diffusion coefficient (㎝ / year), x cv by: coating thickness (㎝), C d: design chloride content (kg / ㎤ ), C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3).
상기 입력부(11)에는 철근깊이, 즉 피복두께를 입력하면 겉보기 염화물량 확산계수, 설계 염화물량 및 표면염화물량 산출치에 의해 콘크리트 구조물의 예상수명을 연산하는 제4부프로그램이 포함된다. The
도 6은 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치의 출력부에 출력되는 화면이다.FIG. 6 is a screen output to the output of the apparatus for predicting the durability and life expectancy of the concrete structure of the present invention against chloride penetration.
상기 연산부(12)는 아래 [수학식 5]에 의해 콘크리트 구조물의 잔존수명을 산출하고, 상기 출력부(13)는 출력된 잔존수명을 출력하도록 구성될 수 있다. The
[수학식 5]&Quot; (5) "
여기서, tsl : 잔존수명(년), tlife : 예상수명(년), tp : 공용 연수(년)를 의미한다. Here, t sl is the remaining life (years), t life is the expected life (years), and t p is the public year (years).
상기 제4부프로그램은 [수학식 4]에서 산출된 콘크리트 구조물의 예상수명으로부터 콘크리트 구조물의 잔존수명을 산출한다. The fourth subprogram calculates the remaining lifetime of the concrete structure from the expected lifetime of the concrete structure calculated in Equation (4).
산출된 결과는 도 6과 같이 디스플레이부 등 출력부(13)에 의해 표시 가능하다. The calculated result can be displayed by the
도 6에 도시된 출력 화면은 실제 국내에 시공된 교량 바닥판에서 채취한 현장시료에 대한 자료를 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치에 입력하여 산출한 결과를 나타내는 사례이다. The output screen shown in FIG. 6 is an example of the results obtained by inputting the data of the field samples taken from the bridge decks constructed in Korea into the durability diagnosis and life prediction device for the chloride penetration of the concrete structure of the present invention .
도 6에는 출력되는 결과로서 표면염화물량, 겉보기 염화물량 확산계수, 예측수명 및 잔존수명이 수치로 표시되고, 실측치, 현재 시점에서의 계산된 염화물량 그래프 및 일반사항에 입력되는 예측시기의 추정치에 대한 표면에서의 깊이별 염화물량 등이 그래프로 도식화되었다. As shown in Fig. 6, the amount of surface chloride, the apparent chlorine diffusion coefficient, the predicted life span, and the remaining life are displayed as numerical values, and the calculated chlorine amount graph at the present point in time and the estimated value And the amount of chlorine by depth on the surface are plotted in the graph.
이에 따라 본 발명에서는 염화물 침투에 의한 콘크리트 구조물의 내구 상태 및 수명을 보다 합리적으로 명확하게 예측하여 제공할 수 있다.Accordingly, in the present invention, it is possible to more clearly and predictably provide the durability and life of the concrete structure due to chloride penetration.
따라서 구조물 유지보수 예산의 설정, 예방적 유지보수 시기 결정, 유지보수 우선순위 결정 등에 있어 객관적이고 체계적인 관리가 가능하며, 관리에 소요되는 인적 자원, 관리 비용, 보수 비용 등을 절감하고 적절하게 집행할 수 있다.Therefore, objective and systematic management is possible in the setting of the maintenance budget of the structure, the timing of preventive maintenance, and the priority of maintenance, and it is possible to reduce the manpower, management cost, maintenance cost etc. .
아울러 잦은 유지보수로 인한 시설물 이용의 불합리한 사용제한을 줄일 수 있다. In addition, it is possible to reduce the unreasonable use restriction of facility use due to frequent maintenance.
본 발명은 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법을 포함한다. The present invention includes a method for predicting the durability against chloride penetration of a concrete structure and a method for predicting the life of the concrete structure.
본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법은 (a) 콘크리트 구조물의 염화물량을 표면으로부터의 깊이에 따라 복수의 지점에서 계측하는 단계; (b) 콘크리트 구조물 정보 및 현장 계측 염화물량 정보를 포함하는 구조물 정보를 입력부(11)에 입력하는 단계; (c) 상기 입력부(11)에 입력된 구조물 정보에 의해 연산부(12)에서 콘크리트 구조물의 공용 연수와 깊이에 따른 염화물량을 산출하는 단계; 및 (d) 상기 연산부(12)에서 산출된 콘크리트 구조물의 공용 연수와 깊이에 따른 염화물량을 출력부(13)에서 출력하는 단계; 를 포함하여 구성된다. The method for diagnosing durability and estimating the life of a concrete structure according to the present invention comprises: (a) measuring the amount of chloride in a concrete structure at a plurality of points according to a depth from a surface; (b) inputting structure information including concrete structure information and in-situ measurement chlorination amount information to the input unit (11); (c) calculating an amount of chloride according to the common strength and depth of the concrete structure in the calculation unit (12) according to the structure information inputted to the input unit (11); And (d) outputting the amount of chloride according to the common strength and depth of the concrete structure calculated by the calculator (12) at the output unit (13); .
상기 입력부(11), 연산부(12), 출력부(13)에 대한 구체적인 구성은 전술한 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치에서와 같다. The concrete configuration of the
아울러 본 발명 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법은 도 3의 순서도를 참조하여 확인 가능하다. In addition, the durability diagnosis and life prediction method for chloride penetration of the concrete structure of the present invention can be confirmed with reference to the flowchart of FIG.
이때, 상기 (c) 단계는 (c-1) 표면으로부터 깊이에 따라 현장에서 계측된 콘크리트 구조물의 염화물량 데이터로부터 표면염화물량 산출치를 산정하는 단계; (c-2) 상기 염화물량 데이터 및 표면염화물량 산출치로부터 겉보기 염화물량 확산계수를 산출하는 단계; 및 (c-3) 상기 겉보기 염화물량 확산계수에 의해 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 산출하는 단계; 로 구성 가능하다. The step (c) includes the steps of: (c-1) calculating a surface chlorine amount calculation value from the chlorine amount data of the concrete structure measured in the field according to the depth from the surface; (c-2) calculating an apparent chlorine content diffusion coefficient from the chloride amount data and the surface chloride amount calculation value; And (c-3) calculating an amount of chloride according to the common water softener depth and the depth by the apparent chloride water diffusion coefficient; .
이를 위하여 상기 입력부(11)는 (c-1) 단계를 수행하는 1부프로그램과 (c-2) 단계를 수행하는 2부프로그램을 포함하여 구성된다. To this end, the
구체적으로 상기 (c-1) 단계는, (c-11) 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(Ci)과 표면염화물량 가정치(C0)로부터 아래 [수학식 1] 에 의해 각 위치별 여오차함수의 역함수 값을 연산하는 단계; (c-12) 표면으로부터의 깊이가 독립변수이고, 상기 연산된 여오차함수의 역함수 값이 종속변수인 데이터를 선형 회귀분석하는 단계; (c-13) 상기 회귀분석에 의한 1차 함수의 y절편을 오차범위와 대비하는 단계; (c-14) 상기 y절편의 절대값이 오차범위보다 큰 경우에는 표면염화물량 가정치(C0)에 증분(Δ) 을 더하여 (c-11) 내지 (c-13) 단계를 반복 연산하고, 작거나 같은 경우에는 연산을 종료하여 종료 시 표면염화물량 가정치(C0)를 표면염화물량 산출치로 결정하는 단계; 로 구성 가능하다. Specifically, in the step (c-1), the amount of chloride (C i ) and the amount of surface chloride (C 0 ) for each position measured at the site (c-11) Calculating an inverse function value of the differential error function; (c-12) linear regression analysis of data in which the depth from the surface is an independent variable and the inverse of the computed error function is a dependent variable; (c-13) comparing the y-intercept of the linear function by the regression analysis with an error range; (c-14) If the absolute value of the y-intercept is larger than the error range, the increment (?) is added to the assumed value (C 0 ) of the chloride amount of the surface, and the steps (c-11) to , And if it is less than or equal to the predetermined value, calculating the surface chloride amount assumption (C 0 ) at the end of the calculation as the surface chloride amount calculation value; .
[수학식 1][Equation 1]
여기서, erfc(x) : 여오차함수, x : Ci/C0, Ci : 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(kg/㎤), C0 : 초기 표면염화물량 가정값(kg/㎤)을 의미한다. Here, erfc (x): W error function, x: C i / C 0 , C i: a chloride content of each position measured in the field (kg / ㎤), C 0 : initial surface Chloride assumed value (kg / ㎤ ).
이와 관련된 자세한 과정은 도 4 및 도 5와 관련하여 전술하였다. The detailed procedure related to this has been described above with reference to FIG. 4 and FIG.
상기 (c-14) 단계는 위에서 언급한 야코비(Jacoi) 반복법 이외에 가우스-자이텔(Gauss-Seidel) 반복법, 승계-가속-완화(SOR: Successive-Over-Relaxation) 반복법 등을 적용할 수도 있다.In the above step (c-14), a Gauss-Seidel iteration method, successive-over-relaxation (SOR) iteration method or the like may be applied in addition to the above Jacobi iteration method .
이때, 상기 (c-11) 단계에서 최초에 입력되는 표면 염화물량 가정치인 초기 표면염화물량 가정치(C0)는 반복 계산을 최소화할 수 있도록 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량 중 가장 큰 값으로 구성할 수 있다. At this time, the initial surface chlorine amount assumption (C 0 ), which is the initial value of the surface chlorine amount inputted in the step (c-11), is the largest value among the chlorine amount .
그리고 상기 (c-2) 단계에서 겉보기 염화물량 확산계수는 상기 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기로부터 아래 [수학식 2]에 의해 산출할 수 있다. In the step (c-2), the apparent chlorine content diffusion coefficient can be calculated from the slope of the first order function for which the surface chlorine amount calculation value is determined by the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기서, D : 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년), t : 준공 이후 현재까지 공용 연수(년), m : 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기를 의미한다. Where D is the diffusion coefficient of the apparent chlorine content (in centimeters per year), t is the public year of the year since its completion, and m is the slope of the primary function whose surface chlorine content is determined.
아울러 상기 (c-3) 단계에서 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량은 아래 [수학식 3]에 의해 산출할 수 있다. In addition, the amount of chloride according to the common softening depth and the depth of the concrete structure in the step (c-3) can be calculated by the following equation (3).
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, C(x, t) : 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량(kg/㎤), x : 콘크리트 구조물 표면으로부터의 깊이(㎝), t : 공용 연수(년), C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤), D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)를 의미한다. Here, C (x, t): public training and Depth chloride content (kg / ㎤) from the surface, x: depth from the concrete surface (㎝), t: common training (years), C 0: the surface chloride (Kg / cm < 3 >), and D: diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (cm / year).
이를 위하여 상기 입력부(11)는 (c-3) 단계를 수행하는 3부프로그램을 포함하여 구성된다. To this end, the
또한, 상기 (c-3) 단계 후에, (c-4) 아래 [수학식 4]에 의해 콘크리트 구조물의 예상수명을 산출하는 단계; 가 더 포함되고, 상기 (d) 단계에서 출력부(13)가 상기 산출된 예상수명을 출력하도록 구성할 수 있다. Further, after the step (c-3), calculating the expected life of the concrete structure by (c-4) And in the step (d), the
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서, tlife : 예상수명(년), D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년), xcv : 피복두께(㎝), Cd : 설계 염화물량(kg/㎤), C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)를 의미한다. Here, t life: Expected lifetime (years), D: [Equation 2] The apparent Chloride diffusion coefficient (㎝ / year), x cv by: coating thickness (㎝), C d: design chloride content (kg / ㎤ ), C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3).
나아가 상기 (c-4) 단계 후에, (c-5) 아래 [수학식 5]에 의해 콘크리트 구조물의 잔존수명을 산출하는 단계; 가 더 포함되고, 상기 (d) 단계에서 출력부(13)가 상기 산출된 잔존수명을 출력하도록 구성할 수 있다. Further, after the step (c-4), calculating the remaining life of the concrete structure by the following formula (c-5): , And in the step (d), the
[수학식 5]&Quot; (5) "
여기서, tsl : 잔존수명(년), tlife : 예상수명(년), tp : 공용 연수(년)를 의미한다. Here, t sl is the remaining life (years), t life is the expected life (years), and t p is the public year (years).
이를 위하여 상기 입력부(11)는 (c-4) 단계 및 (c-5) 단계를 수행하는 4부프로그램을 포함하여 구성 가능하다.For this, the
1: 내구성 진단 및 수명 예측 장치
11: 입력부
12: 연산부
13: 출력부1: Durability diagnosis and life prediction device
11: Input unit
12:
13: Output section
Claims (16)
상기 입력부(11)에 입력된 구조물 정보 중 표면으로부터 깊이에 따라 현장에서 계측된 콘크리트 구조물의 염화물량 데이터로부터 표면염화물량 산출치 및 겉보기 염화물량 확산계수를 산정하며, 상기 겉보기 염화물량 확산계수에 의해 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 연산하는 연산부(12); 및
상기 연산부(12)에서 산출된 염화물량을 출력하는 출력부(13); 로 구성되되,
상기 표면염화물량 산출치는 상기 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(Ci)과 초기 표면염화물량 가정치(C0)에 증분(Δ)을 더한 값으로부터 아래 [수학식 1]에 의해 각 위치별 여오차함수의 역함수 값을 선형 회귀분석한 후 회귀분석에 의한 1차 함수의 y절편이 오차범위 내로 수렴하도록 반복 연산을 수행하여 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치.
[수학식 1]
여기서,
erfc(x) : 여오차함수
x : Ci/C0
Ci : 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(kg/㎤)
C0 : 초기 표면염화물량 가정값(kg/㎤)
An input unit 11 for inputting structure information including concrete structure information and in-situ measurement chloride information;
The surface chloride amount calculation value and the apparent chlorine amount diffusion coefficient are calculated from the chlorine amount data of the concrete structure measured in the field from the surface to the depth of the structure information inputted to the input unit 11, A calculation unit 12 for calculating the amount of chloride according to the common soft water depth and the depth of the concrete structure; And
An output unit 13 for outputting the amount of chloride calculated by the calculation unit 12; Respectively,
The surface chlorinated amount calculation value is calculated from the value obtained by adding the increment (?) To the chlorinated amount (C i ) and the initial surface chloride amount assumed value (C 0 ) for each position measured at the site by the following formula The inverse function of the differential error function is calculated by linear regression analysis and then the y-intercept of the linear function by the regression analysis converges to within the error range. Life prediction device.
[Equation 1]
here,
erfc (x): error function
x: C i / C 0
C i : Amount of chloride (kg / ㎤)
C 0 : Initial surface chloride amount assumption (kg / ㎤)
상기 초기 표면염화물량 가정치는 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량 중 가장 큰 값인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치.
The method of claim 1,
Wherein the assumption of the initial surface chloride amount is the largest value among the chlorine amount measured at the site in the field. The apparatus for predicting the durability and the life prediction of the concrete structure against chloride penetration.
상기 겉보기 염화물량 확산계수는 상기 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기와 반비례하는 것으로 아래 [수학식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치.
[수학식 2]
여기서,
D : 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)
t : 준공 이후 현재까지 공용 연수(년)
m : 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기
The method of claim 1,
Wherein the apparent chloride diffusion coefficient is inversely proportional to the slope of the first-order function for which the calculated value of the surface chloride content is determined, and is calculated by the following equation (2): durability diagnosis and life prediction for chloride penetration of concrete structure Device.
&Quot; (2) "
here,
D: Diffusion Coefficient of Apparent Chloride Content (㎝ / year)
t: Public training since its completion (until now)
m: slope of the first-order function whose surface chlorine amount calculation value is determined
콘크리트 구조물의 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량은 아래 [수학식 3]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치.
[수학식 3]
여기서,
C(x, t) : 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량(kg/㎤)
x : 콘크리트 구조물 표면으로부터의 깊이(㎝)
t : 공용 연수(년)
C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)
D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)
The method of claim 5,
Wherein the chloride content of the concrete structure is calculated by the following formula (3): " (3) "
&Quot; (3) "
here,
C (x, t): Amount of chlorides (kg / ㎤)
x: depth (cm) from the surface of the concrete structure
t: Public training (years)
C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3)
D: Diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (㎝ / year)
상기 연산부(12)는 아래 [수학식 4]에 의해 콘크리트 구조물의 예상수명을 산출하고, 상기 출력부(13)는 산출된 예상수명을 출력하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치.
[수학식 4]
여기서,
tlife : 예상수명(년)
D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)
xcv : 피복두께(㎝)
Cd : 설계 염화물량(kg/㎤)
C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)
The method of claim 6,
The calculation unit 12 calculates the expected life of the concrete structure according to the following equation (4), and the output unit 13 outputs the calculated expected life span. The durability diagnosis of the concrete structure due to chloride penetration And a life predicting device.
&Quot; (4) "
here,
t life : Life expectancy (years)
D: Diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (㎝ / year)
x cv : coating thickness (cm)
C d : Design chlorine amount (kg / ㎤)
C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3)
상기 연산부(12)는 아래 [수학식 5]에 의해 콘크리트 구조물의 잔존수명을 산출하고, 상기 출력부(13)는 출력된 잔존수명을 출력하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 장치.
[수학식 5]
여기서,
tsl : 잔존수명(년)
tlife : 예상수명(년)
tp : 공용 연수(년)
8. The method of claim 7,
The calculation unit 12 calculates the remaining lifetime of the concrete structure according to the following equation (5), and the output unit 13 outputs the output remaining lifetime of the concrete structure: Durability test for chloride penetration of the concrete structure And a life predicting device.
&Quot; (5) "
here,
t sl : Remaining lifetime (years)
t life : Life expectancy (years)
t p : Public training (years)
(b) 콘크리트 구조물 정보 및 현장 계측 염화물량 정보를 포함하는 구조물 정보를 입력부(11)에 입력하는 단계;
(c) 상기 입력부(11)에 입력된 구조물 정보에 의해 연산부(12)에서 콘크리트 구조물의 공용 연수와 깊이에 따른 염화물량을 산출하는 것으로,
(c-1) 상기 입력부(11)에 의해 입력된 구조물 정보 중 표면으로부터 깊이에 따라 현장에서 계측된 콘크리트 구조물의 염화물량 데이터로부터 표면염화물량 산출치를 산정하는 단계;
(c-2) 상기 염화물량 데이터 및 표면염화물량 산출치로부터 겉보기 염화물량 확산계수를 산출하는 단계; 및
(c-3) 상기 겉보기 염화물량 확산계수에 의해 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량을 산출하는 단계; 로 구성되고,
(d) 상기 연산부(12)에서 산출된 콘크리트 구조물의 공용 연수와 깊이에 따른 염화물량을 출력부(13)에서 출력하는 단계; 를 포함하여 구성되되,
상기 (c-1) 단계는,
(c-11) 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(Ci)과 표면염화물량 가정치(C0)로부터 아래 [수학식 1] 에 의해 각 위치별 여오차함수의 역함수 값을 연산하는 단계;
(c-12) 표면으로부터의 깊이가 독립변수이고, 상기 연산된 여오차함수의 역함수 값이 종속변수인 데이터를 선형 회귀분석하는 단계;
(c-13) 상기 회귀분석에 의한 1차 함수의 y절편을 오차범위와 대비하는 단계;
(c-14) 상기 y절편의 절대값이 오차범위보다 큰 경우에는 표면염화물량 가정치(C0)에 증분(Δ) 을 더하여 (c-11) 내지 (c-13) 단계를 반복 연산하고, 작거나 같은 경우에는 연산을 종료하여 종료 시 표면염화물량 가정치(C0)를 표면염화물량 산출치로 결정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법.
[수학식 1]
여기서,
erfc(x) : 여오차함수
x : Ci/C0
Ci : 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량(kg/㎤)
C0 : 초기 표면염화물량 가정값(kg/㎤)
(a) measuring the amount of chloride in the concrete structure at a plurality of points according to the depth from the surface;
(b) inputting structure information including concrete structure information and in-situ measurement chlorination amount information to the input unit (11);
(c) calculating the amount of chloride according to the common strength and the depth of the concrete structure in the calculating unit (12) according to the structure information inputted to the input unit (11)
(c-1) calculating a surface chlorine amount calculation value from the chloride information of the concrete structure measured in the field according to the depth from the surface of the structure information inputted by the input unit (11);
(c-2) calculating an apparent chloride amount diffusion coefficient from the chloride amount data and the surface chloride amount calculation value; And
(c-3) calculating the chlorinated amount according to the common softened water depth and the depth by the apparent chloride amount diffusion coefficient; ≪ / RTI >
(d) outputting the amount of chloride according to the common strength and depth of the concrete structure calculated by the calculator (12) at the output unit (13); , ≪ / RTI >
The step (c-1)
calculating an inverse function value of each positional error function from the chlorine amount (C i ) and the surface chlorine amount assumption (C 0 ) for each position measured at the site (c-11) by the following formula (1) ;
(c-12) linear regression analysis of data in which the depth from the surface is an independent variable and the inverse of the computed error function is a dependent variable;
(c-13) comparing the y-intercept of the linear function by the regression analysis with an error range;
(c-14) If the absolute value of the y-intercept is larger than the error range, the increment (?) is added to the assumed value (C 0 ) of the chloride amount of the surface, and the steps (c-11) to , And if it is less than or equal to the predetermined value, calculating the surface chloride amount assumption (C 0 ) at the end of the calculation as the surface chloride amount calculation value; And a method for predicting durability against chloride penetration and a method for predicting the life of a concrete structure.
[Equation 1]
here,
erfc (x): error function
x: C i / C 0
C i : Amount of chloride (kg / ㎤)
C 0 : Initial surface chloride amount assumption (kg / ㎤)
상기 (c-11) 단계에서 최초에 입력되는 표면 염화물량 가정치인 초기 표면염화물량 가정치(C0)는 현장에서 측정한 각 위치별 염화물량 중 가장 큰 값인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법.
The method of claim 9,
The assumption of the initial surface chloride amount (C 0 ), which is the first assumed amount of surface chloride input at the step (c-11), is the largest value among the chlorinated amount at each site measured at the site. A method for predicting durability and a method for predicting the life of the same.
상기 (c-2) 단계에서 겉보기 염화물량 확산계수는 상기 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기로부터 아래 [수학식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법.
[수학식 2]
여기서,
D : 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)
t : 준공 이후 현재까지 공용 연수(년)
m : 표면염화물량 산출치가 결정되는 1차 함수의 기울기
The method of claim 9,
Wherein the diffusion coefficient of the apparent chlorine amount in the step (c-2) is calculated from the slope of the first-order function for which the calculated value of the surface chloride amount is determined by the following formula (2): durability against chloride penetration of the concrete structure Diagnostic and life prediction methods.
&Quot; (2) "
here,
D: Diffusion Coefficient of Apparent Chloride Content (㎝ / year)
t: Public training since its completion (until now)
m: slope of the first-order function whose surface chlorine amount calculation value is determined
상기 (c-3) 단계에서 콘크리트 구조물의 공용 연수 및 깊이에 따른 염화물량은 아래 [수학식 3]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법.
[수학식 3]
여기서,
C(x, t) : 공용 연수 및 표면으로부터의 깊이별 염화물량(kg/㎤)
x : 콘크리트 구조물 표면으로부터의 깊이(㎝)
t : 공용 연수(년)
C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)
D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)
The method of claim 13,
The method according to claim 1, wherein the amount of chloride according to the common softening depth and the depth of the concrete structure in the step (c-3) is calculated by the following formula (3): durability diagnosis and life prediction method against chloride penetration of the concrete structure.
&Quot; (3) "
here,
C (x, t): Amount of chlorides (kg / ㎤)
x: depth (cm) from the surface of the concrete structure
t: Public training (years)
C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3)
D: Diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (㎝ / year)
상기 (c-3) 단계 후에, (c-4) 아래 [수학식 4]에 의해 콘크리트 구조물의 예상수명을 산출하는 단계; 가 더 포함되고,
상기 (d) 단계에서 출력부(13)가 상기 산출된 예상수명을 출력하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법.
[수학식 4]
여기서,
tlife : 예상수명(년)
D : [수학식 2]에 의한 겉보기 염화물량 확산계수(㎝/년)
xcv : 피복두께(㎝)
Cd : 설계 염화물량(kg/㎤)
C0 : 표면염화물량 산출치(kg/㎤)
The method of claim 14,
After the step (c-3), calculating the expected life span of the concrete structure by (c-4) Lt; / RTI >
Wherein the output unit (13) outputs the calculated expected life span in the step (d).
&Quot; (4) "
here,
t life : Life expectancy (years)
D: Diffusion coefficient of apparent chlorine amount by the formula (2) (㎝ / year)
x cv : coating thickness (cm)
C d : Design chlorine amount (kg / ㎤)
C 0 : surface chlorinated amount calculated value (kg / cm 3)
상기 (c-4) 단계 후에, (c-5) 아래 [수학식 5]에 의해 콘크리트 구조물의 잔존수명을 산출하는 단계; 가 더 포함되고,
상기 (d) 단계에서 출력부(13)가 상기 산출된 잔존수명을 출력하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 대한 내구성 진단 및 수명 예측 방법.
[수학식 5]
여기서,
tsl : 잔존수명(년)
tlife : 예상수명(년)
tp : 공용 연수(년)16. The method of claim 15,
After the step (c-4), calculating the remaining life of the concrete structure according to (5) below (c-5) Lt; / RTI >
Wherein the output unit (13) outputs the calculated remaining lifetime in the step (d).
&Quot; (5) "
here,
t sl : Remaining lifetime (years)
t life : Life expectancy (years)
t p : Public training (years)
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|---|---|---|---|
| KR1020170049728A KR101791878B1 (en) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | System and method for monitoring durability and predicting life time about chloride penetration of concrete structure |
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| KR1020170049728A KR101791878B1 (en) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | System and method for monitoring durability and predicting life time about chloride penetration of concrete structure |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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