KR20200033455A - Prediction-evaluation system for high pressure transfer concrete characteristic - Google Patents
Prediction-evaluation system for high pressure transfer concrete characteristic Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200033455A KR20200033455A KR1020180112748A KR20180112748A KR20200033455A KR 20200033455 A KR20200033455 A KR 20200033455A KR 1020180112748 A KR1020180112748 A KR 1020180112748A KR 20180112748 A KR20180112748 A KR 20180112748A KR 20200033455 A KR20200033455 A KR 20200033455A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- equation
- concrete
- pressure
- parameter
- predicting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N2011/006—Determining flow properties indirectly by measuring other parameters of the system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Operations Research (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Algebra (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고가의 장비를 사용하지 않고 고압 상태로 유동하는 콘크리트의 물성변화 및 유동성을 예측 파악하고, 이에 따라 콘크리트 압송유동특성 변화를 보다 신뢰성 있게 수행할 수 있도록 하는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting and evaluating the compressive flow characteristics of cast concrete, and more specifically, predicting and grasping the physical property change and fluidity of concrete flowing at high pressure without using expensive equipment, thereby changing the concrete compressive flow properties The present invention relates to a method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of pour concrete that can be performed more reliably.
초고층 건물이나 장대 교량, 장거리 터널 등 콘크리트의 장거리 이송이 필요한 대규모 건설 현장에서 콘크리트를 타설하기 위해서는 펌프를 구비한 콘크리트 펌핑 장치를 이용하여 호퍼 내의 콘크리트를 목표 지점까지 압송하는 방식으로 콘크리트를 타설하게 되는데, 이때 호퍼의 배출관으로부터 타설 장소까지는 수개의 붐을 연결하여 콘크리트를 필요한 높이 또는 수평 거리까지 압송하게 된다.In order to pour concrete at large construction sites that require long-distance transportation of concrete such as high-rise buildings, long-span bridges, and long-distance tunnels, concrete is poured by pressing the concrete in the hopper to the target point using a concrete pumping device equipped with a pump. At this time, several booms are connected from the discharge pipe of the hopper to the place to pour, and the concrete is pressed to the required height or horizontal distance.
그러나 이처럼 고압의 펌프 압송으로 콘크리트를 타설할 경우에는 고층 또는 거리가 멀어질수록 관로 내에 상당한 압력이 가해지게 되며, 이에 따라 관로를 따라 압송되는 내부 콘크리트 역시 내부 압력에 의해 그 물리적 특성이 크게 변화하게 된다.However, in the case of pouring concrete with high pressure pump pressure, a considerable pressure is applied to the pipeline as the height or distance increases, and accordingly, the physical properties of the internal concrete, which are pushed along the pipeline, are also significantly changed by the internal pressure. do.
펌프 압송에 따른 콘크리트의 물리적 특성 변화에 대한 기존 연구결과로는 압송후 콘크리트의 유동성이 현저하게 저하되는 현상 외에도 콘크리트의 공기량 역시 다소 저하되는 것으로 나타났으며, 경화 후 콘크리트 압축강도는 약간 증가한 것으로 나타났으나 이는 콘크리트의 유동성 저하에 따른 결과로 콘크리트의 품질 향상과는 거리가 멀다는 연구발표가 보고된 바 있다.In addition to the phenomenon that the fluidity of concrete is significantly reduced after pressure-feeding, the results of previous studies on changes in physical properties of concrete due to pump pressure showed that the air volume of concrete also decreased, and the compressive strength of concrete after curing was slightly increased. However, this has been reported as a result of a decrease in the fluidity of concrete, which is far from improving the quality of concrete.
콘크리트는 시멘트 종류, 광물성 혼화재, 화학 혼화제, 골재 등 구성하고 있는 재료가 다양하고 그 사용량에 따라 성능이 달라진다. 따라서 동일한 펌핑 조건에서도 콘크리트의 구성재료에 따라 펌핑 후 유동특성 변화의 양상이 매우 다르다.Concrete has a variety of materials, including cement types, mineral admixtures, chemical admixtures, and aggregates, and performance varies depending on the amount used. Therefore, even in the same pumping conditions, the flow characteristics change after pumping are very different depending on the constituent materials of concrete.
이와 같이 펌프 압송시의 압력에 의한 콘크리트의 물리적 특성 변화는, 추후 예견되는 콘크리트의 성능저하로 인한 문제점뿐만 아니라 콘크리트 타설 작업에서의 시공성 측면에서도 많은 문제점을 야기하게 된다. 이와 관련하여 상기에서 언급된 펌프 압송에 따른 콘크리트의 유동성 저하문제는 현장 타설시 관로 폐색 문제를 야기하게 되어 이미 콘크리트 펌프 압송공법 채용시 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다.As described above, changes in the physical properties of concrete due to pressure at the time of pump pressure cause a number of problems in terms of constructability in concrete pouring work as well as problems due to expected performance degradation of concrete. In this connection, the above-mentioned problem of the decrease in fluidity of concrete due to pump pressure causes the problem of clogging of the pipeline when pouring on site, and has already been pointed out as the biggest problem when employing the concrete pump pressure feeding method.
따라서 최근 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 펌프 압송시 발생될 수 있는 콘크리트의 물리적 특성 변화를 미리 예측하여 이를 현장에 반영할 수 있도록 하는 연구 움직임이 활발히 진행되고 있다.Therefore, in recent years, in order to solve the above problems, research movements are being actively conducted to predict in advance the physical properties of concrete that may be generated when pump is pumped and reflect them in the field.
그러나 상기의 연구들은 모두 실제 건설현장에서 펌핑 전과 펌핑 후의 콘크리트를 일부 받아 그 물리적 특성을 시험하는 방법에 의해 진행된 것으로, 이 같은 방법에 의해 도출된 결과를 추후에 다른 건설 현장에서의 예측평가 자료로 활용하기에는 무리가 있었다.However, all of the above studies were carried out by the method of testing the physical properties of some concrete before and after pumping at the actual construction site, and the results derived by this method are later used as predictive evaluation data at other construction sites. It was difficult to utilize.
이는 콘크리트 배합 및 압송거리 등이 제각기 다른 건설현장 여건을 고려해 볼 때, 상기와 같이 특정 건설현장에서 얻은 한정된 연구결과 데이터를 가지고 콘크리트 배합 및 압송거리 등이 다른 새로운 건설현장에 적용하여 그 콘크리트 물리적 특성변화를 사전에 미리 예측하고 이를 콘크리트 배합설계에까지 반영하기에는 데이터 수집의 한계로 인해 오차의 편차가 클 수밖에 없었기 때문이다.Considering the conditions of construction sites with different concrete formulations and consolidation distances, the physical properties of concrete are applied to new construction sites with different concrete formulations and consolidation distances with limited research result data obtained at specific construction sites as described above. This is because the deviation of error was inevitable due to the limitation of data collection in order to predict the change in advance and reflect it in the concrete formulation design.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 고가의 장비를 사용하지 않고 고압 상태로 유동하는 콘크리트의 물성변화 및 유동성을 예측 파악하고, 이에 따라 콘크리트 압송유동특성 변화를 보다 신뢰성 있게 수행할 수 있도록 하는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention for solving the above-described conventional problems, predicts and grasps the physical property change and fluidity of concrete flowing in a high pressure state without using expensive equipment, thereby more reliably performing the concrete pressure flow characteristics change The purpose of this study is to provide a method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 고압으로 압송되는 콘크리트의 유동특성을 예측 평가하기 위한 방법으로서, 펌핑 압력과 콘크리트에 작용하는 압력의 동(動) 특성 관계를 기초하여 지배방정식으로부터 마찰계수를 추정하기 위한 마찰계수 추정식을 통해 추정 파라미터 값을 생성하는 추정 파라미터 생성 단계; 및 상기 생성된 추정 파라미터 값을 지배방정식에 대입하여 속도의 시간 이력을 생성하여 각각의 속도에서의 마찰계수를 구하여 타설 콘크리트의 유속을 추정하는 유속 추정 단계;를 포함하는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the objects and other features of the present invention, as a method for predicting and evaluating the flow characteristics of concrete to be compressed at high pressure, the dynamics of the pressure acting on the pumping pressure and concrete An estimation parameter generation step of generating an estimated parameter value through a friction coefficient estimation equation for estimating a friction coefficient from a governing equation based on a characteristic relationship; And estimating the flow velocity of the poured concrete, including; generating the time history of the velocity by substituting the generated estimated parameter values into the governing equation to obtain the friction coefficient at each velocity to estimate the flow velocity of the poured concrete; Evaluation methods are provided.
본 발명에 있어서, 상기 추정 파라미터 생성 단계는 펌프 압력인 입력 압력과 배관 선단부에서의 압력인 출력 압력을 검출하는 압력 검출 단계; 검출된 각각의 압력을 디지털 값으로 변환 수집하여 시간 단위와 함께 저장하는 데이터베이스화 단계; 배관을 통해 압송되는 콘크리트에 대한 마찰계수를 추정하기 위한 지배방정식을 모델링하는 지배방정식 모델링 단계; 입력 압력이 인가된 힘과, 배관 내 콘크리트의 운동에 의한 관성 및 마찰로 인한 저항 관계를 설정하여, 상기 지배방정식 모델링 단계에서 모델링된 지배방정식으로부터 지배방정식의 전달함수를 모델링하고, 파라미터 추정을 위하여 모델링된 전달함수를 상태방정식화 하는 상태방정식 생성 단계; 생성된 상태방정식으로부터 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계; 및 추정된 파라미터 값을 상기 지배방정식에 대입하여 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정 단계;를 포함할 수 있다.In the present invention, the estimating parameter generation step comprises: a pressure detection step of detecting an input pressure that is a pump pressure and an output pressure that is a pressure at a pipe tip; A database step of converting and collecting each detected pressure into a digital value and storing it together with a time unit; A governing equation modeling step of modeling a governing equation for estimating the friction coefficient for the concrete being pushed through the piping; To set the relationship between the force applied with the input pressure and the inertia and friction due to the movement of concrete in the pipe, model the transfer function of the governing equation from the governing equation modeled in the governing equation modeling step, and for parameter estimation A state equation generation step of formulating the modeled transfer function into a state equation; A parameter estimation step of estimating a parameter from the generated state equation; And a friction coefficient estimating step of estimating a friction coefficient by substituting the estimated parameter value into the governing equation.
본 발명에 있어서, 상기 지배방정식 모델링 단계는, 콘크리트에 전달되는 힘의 방정식을 정의하고, 배관에 작용하는 힘은 상기 F와 배관 내 콘크리트의 운동에 의한 관성력과 마찰로 인하여 저항하는 점성력만을 고려하고, 콘크리트의 유동을 비압축성 유동으로 가정하여 소정의 식으로 설정한 다음, 콘크리트의 빙햄(Bingham) 특성을 고려하여 위의 식으로부터 점성항으로 정리하여 지배방정식으로 설정하고, 지배방정식을 라플라스 트랜스폼하되, 변환시 각 변수의 초기치는 0으로 가정하여 소정의 식을 얻은 다음, 얻어진 식을 입력의 라플라스 변환폼 F(s)와 출력의 라플라스 변환폼 V(s)로 정리하여 전달함수 식을 얻음으로써 지배방정식을 모델링할 수 있다.In the present invention, the modeling of the governing equation defines the equation of the force transmitted to the concrete, and the force acting on the pipe considers only the viscous force resisting due to the inertia force and friction caused by the movement of the F and the concrete in the pipe. , Set the concrete flow as a non-compressible flow and set it as a predetermined equation, then consider the properties of concrete's Bingham and organize it into a viscous term from the above equation to set it as the governing equation, transform the governing equation to Laplace When converting, the initial value of each variable is assumed to be 0, and a predetermined expression is obtained. Then, the obtained expression is summarized by the Laplace transform form F (s) of the input and the Laplace transform form V (s) of the output. Equations can be modeled.
본 발명에 있어서, 상기 상태방정식 생성 단계는, 상기 전달함수를 상태방정식으로 만들기 위한 인자 E(s)를 도입하여 소정의 식을 얻고, 그 식에 대한 상태선도를 생성한 다음, 상기 상태선도를 바탕으로 상태방정식을 얻는 것으로 이루어질 수 있다.In the present invention, in the step of generating a state equation, a predetermined equation is obtained by introducing a factor E (s) for making the transfer function into a state equation, and after generating a state diagram for the equation, the state diagram is obtained. Based on this, it can be achieved by obtaining the state equation.
본 발명에 있어서, 상기 파라미터 추정 단계는 소정의 파라미터 추정 구성도를 이용하고, 목적함수의 최소값을 만족하기 위해서 Parameter Adaptation Algorithm(PAA)을 사용하여 매개변수의 추정치를 검출한 후, 기준 모델(Reference model)이 실제 시스템의 전달함수에 근사하도록 하며, 소정 항목을 실제 시스템의 매개변수로 대입하여 이루어질 수 있다.In the present invention, the parameter estimation step uses a predetermined parameter estimation scheme and detects an estimate of the parameter using Parameter Adaptation Algorithm (PAA) to satisfy the minimum value of the objective function, and then a reference model (Reference model) approximates the transfer function of the real system, and can be done by substituting certain parameters as parameters of the real system.
본 발명에 있어서, 상기 마찰계수 추정 단계는 상기 파라미터 추정 단계를 통해 추정된 파라미터 값을 상기 지배방정식에 대입하여 일반해를 구하는 것으로 이루어지고, 상기 유속 추정 단계는 구해진 일반해에 근거하여 속도의 시간이력 데이터를 생성하고, 생성된 속도이력 데이터를 바탕으로 각각의 속도에서의 마찰 계수를 구하여 마찰계수의 시간 이력데이터를 생성시키는 것으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the friction coefficient estimation step consists of obtaining a general solution by substituting the parameter value estimated through the parameter estimation step into the governing equation, and the flow velocity estimation step is based on the obtained general solution. It can be made by generating the history data and obtaining the friction coefficient at each velocity based on the generated velocity history data to generate time history data of the friction coefficient.
본 발명에 있어서, 상기 속도의 시간이력 데이터 및 마찰계수의 시간 이력데이터는 그래프화 되어 표출되도록 이루어질 수 있다.In the present invention, the time history data of the speed and the time history data of the friction coefficient may be made to be graphed and displayed.
상기한 본 발명에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에 의하면, 타설 콘크리트의 압송특성을 예측하고 평가하는데 상대적으로 고가의 장비를 사용하지 않아 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있다.According to the method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of pour concrete according to the present invention described above, there is an effect of securing economic efficiency by using relatively expensive equipment for predicting and evaluating pressure characteristics of pour concrete.
또한, 본 발명은 고압 상태로 유동하는 콘크리트의 물성변화 및 유동성을 예측 파악하고, 이에 근거하여 콘크리트 압송유동특성 변화를 보다 신뢰성 있게 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of predicting and grasping the physical property change and fluidity of the concrete flowing in a high pressure state, and based on this, it is possible to more reliably perform the concrete pressure flow characteristics change.
또한, 본 발명은 콘크리트 압송유동특성 변화를 사전에 미리 예측하여 콘크리트 배합 및 압송거리 등이 다른 새로운 건설현장에 맞게 적용할 수 있고, 이를 콘크리트 배합설계에까지 반영할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can be applied to a new construction site having different concrete mixing and pressure feeding distances in advance by predicting a change in the concrete feeding flow characteristics in advance, and has the effect of reflecting this in the concrete mixing design.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 2는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법의 추정 파리미터 생성 과정에서 이용되는 소정 식을 나타내는 다이어그램이다.
도 3은 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법의 추정 파리미터 생성 과정에서 이용되는 파리미터 추정 구성의 개념도이다.
도 4는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에서 추정 결과에 따른 파라미터 추정치를 그래프화하여 나타내는 도면이다.
도 5는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에서 마찰계수의 시간 이력데이터를 그래프화하여 나타내는 도면이다.1 is a flowchart schematically showing a method for predicting and evaluating pressure flow characteristics of pour concrete according to the present invention.
2 is a diagram showing a predetermined equation used in the process of generating an estimated parameter of a method for predicting and evaluating pressure flow characteristics of pour concrete.
3 is a conceptual diagram of a parameter estimation configuration used in the estimation parameter generation process of the method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of pour concrete.
4 is a graph showing a graph of parameter estimates according to the estimation results in the method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
5 is a graph showing a graph of time history data of a friction coefficient in a method for predicting and evaluating pressure flow characteristics of cast concrete.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Additional objects, features and advantages of the invention may be more clearly understood from the following detailed description and accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Prior to the detailed description of the present invention, the present invention is capable of various changes, and may have various embodiments. The examples described below and illustrated in the drawings are intended to limit the present invention to specific embodiments. No, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as "... unit", "... unit", "... module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or hardware and It can be implemented with a combination of software.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 아래 본 발명의 설명에 있어서, 평가 대상으로서 콘크리트를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 모르타르, 페이스트, 석탄회(플라이애쉬, 바텀애쉬) 등 점성이 있는 슬러리류에 적용할 수 있다.Hereinafter, a method for predicting and evaluating pressure flow characteristics of cast concrete according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, concrete is described as an example to be evaluated, but the present invention is not limited to this and can be applied to viscous slurries such as mortar, paste, and coal ash (fly ash, bottom ash). have.
먼저, 본 발명에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에 대하여 상세히 설명한다. 아래 설명에서 기재된 "...부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소정의 연산 프로그램을 실행하기 위하여 프로그래밍 된 소프트웨어 및/또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있는 것으로, 예를 들면 소정 프로그램이 실행되는 퍼스널 컴퓨터와 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스를 포함할 수 있다.First, the method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete according to the present invention will be described in detail. The term "... part" described in the following description means a unit that processes at least one function or operation, which is a combination of hardware and / or software and / or software programmed to execute a predetermined operation program. As may be implemented, it may include, for example, a personal computer on which a predetermined program is executed and a database for storing data.
본 발명에 대한 설명에 앞서, 본 발명에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법이 도출되는데 기술적 배경을 설명한다.Prior to the description of the present invention, a method for predicting and evaluating pressure flow characteristics of pour concrete according to the present invention is derived, and a technical background will be described.
현장에서 고유동 및 고강도 콘크리트 타설시 펌프카의 토출량 관리 및 압력 관리를 진행하는데, 고압으로 콘크리트를 압송하게 되므로 압송에 따른 콘크리트의 물성변화 및 유동성을 파악하는 것은 현장에서 콘크리트 타설을 위해 매우 중요한 인자가 된다. 이를 확인하고자 압송실험을 수행하지만 현장과 같은 조건에서 압송실험을 수행하지 못하는 한계로 인하여 대부분 수평테스트를 통하여 실제 현장과 같은 조건을 부여하게 된다. 이때 가장 중요한 인자로 작용하는 것이 콘크리트의 배관 유동시 마찰계수이다.When pouring high-flow and high-strength concrete in the field, the pump car discharge rate management and pressure management are carried out. Since the concrete is pressured at high pressure, grasping the change in physical properties and fluidity of the concrete due to pressure is a very important factor for concrete pouring in the field. do. In order to confirm this, due to the limitation that the pressure-feeding experiment is performed under the same conditions as the field, most conditions are given through the horizontal test through the horizontal test. At this time, the most important factor is the friction coefficient when the concrete pipe flows.
콘크리트 마찰계수 산정을 위해서는 직접적인 압송 실험을 통해 마찰 유동을 일으키고, Fanning 방정식에 압력 강하량과 토출량을 대입하여 마찰계수를 산정하는 것이 일반적인 방법이다. 이때 사용되는 Fanning 방정식은 다음과 같다.In order to calculate the friction coefficient of concrete, it is common to calculate the friction coefficient by generating friction flow through direct pressure testing and substituting the pressure drop and discharge amount into the fanning equation. The Fanning equation used at this time is as follows.
여기서 마찰계수 
그러나 현실적으로 배관 유동에 영향을 주지 않고, 유속을 측정하기란 매우 어려운 문제이며, 실질적으로 고가의 장비를 사용할 수밖에 없다. 고가의 장비를 사용한다 하더라도 이 유속을 압력강하량과 같이 대입하여 마찰계수를 구하는 데에는 많은 어려움이 있다. 이로 인하여 유속의 불확실성이 커지게 되면서 압력강하량을 계측한 데이터를 통해 마찰계수를 산정하는 데에는 펌프 압력의 변동, 콘크리트펌프 충진율(Filling Rate)의 변화, 배관 압력이 정상상태 응답에 도달하지 못하는 경우, 토출량 계측 오류, 곡관부의 영향으로 인해 한계를 갖게 된다.However, in reality, it is very difficult to measure the flow velocity without affecting the flow of the pipe, and it is inevitable to use expensive equipment. Even if expensive equipment is used, there are many difficulties in obtaining the friction coefficient by substituting this flow rate with the amount of pressure drop. As a result, the uncertainty in the flow rate increases, and when calculating the friction coefficient through the measured data of the pressure drop, the pump pressure fluctuation, the change in the concrete pump filling rate, and the pipe pressure do not reach the steady-state response. There is a limit due to the error in measurement of discharge amount and the influence of the curved portion.
본 발명은 이러한 기술적 배경에 고려하여 마찰계수를 산정하는데 있어 유속을 정확하게 계측함으로써 압송에 따른 콘크리트의 물성변화 및 유동성(압송유동특성)을 신뢰성 있게 예측 파악할 수 있도록 한 것이다.The present invention is made to accurately predict and grasp the change in physical properties and fluidity (pressure flow characteristics) of concrete by pressure transmission by accurately measuring the flow velocity in calculating the friction coefficient in consideration of this technical background.
이하, 본 발명에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법을 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.Hereinafter, a method for predicting and evaluating pressure flow characteristics of cast concrete according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1. 1 is a flowchart schematically showing a method for predicting and evaluating pressure flow characteristics of pour concrete according to the present invention.
본 발명에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법은, 펌프카의 토출량 관리 및 압력 관리를 수행하기 위하여 펌프카 등에 의해 고압으로 압송되는 콘크리트의 물성변화와 유동성(이하, "압송유동특성"이라 함)을 예측 평가하기 위한 방법으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 펌핑 압력과 콘크리트에 작용하는 압력의 동(動) 특성 관계를 기초하여 지배방정식으로부터 마찰계수를 추정하기 위한 마찰계수 추정식을 통해 추정 파라미터 값을 생성하는 추정 파라미터 생성 단계(S100); 상기 추정 파라미터 생성 단계(S100)에서 생성된 추정 파라미터 값을 지배방정식에 대입하여 속도의 시간이력을 생성하여 각각의 속도에서의 마찰계수를 구하여 타설 콘크리트의 유속을 추정하는 유속 추정 단계(S200);를 포함한다.The method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of pour concrete according to the present invention is to change the physical properties and fluidity of concrete that is pressure-fed by a pump car or the like to perform discharge pressure management and pressure management of a pump car (hereinafter referred to as "pressure flow characteristics"). As a method for predictive evaluation, as shown in FIG. 1, it is estimated through a friction coefficient estimation formula for estimating a friction coefficient from a governing equation based on a dynamic relationship between pumping pressure and pressure acting on concrete. An estimation parameter generating step of generating parameter values (S100); A flow velocity estimation step (S200) of estimating the flow velocity of the poured concrete by obtaining a friction coefficient at each velocity by generating a time history of velocity by substituting the estimated parameter values generated in the estimation parameter generation step (S100) into a governing equation; It includes.
먼저, 상기 추정 파라미터 생성 단계(S100)에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 2는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법의 추정 파리미터 생성 과정에서 이용되는 소정 식을 나타내는 다이어그램이고, 도 3은 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법의 추정 파리미터 생성 과정에서 이용되는 파리미터 추정 구성의 개념도이다. 도 4는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에서 추정 결과에 따른 파라미터 추정치를 그래프화하여 나타내는 도면이고, 도 5는 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에서 마찰계수의 시간 이력데이터를 그래프화하여 나타내는 도면이다.First, the estimation parameter generation step (S100) will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. 2 is a diagram showing a predetermined equation used in the process of generating an estimated parameter of the predicted flow characteristics of pour concrete, and FIG. 3 is a configuration of estimating parameters used in the process of generating an estimated parameter of the method of predicting and evaluating the flow characteristics of pour concrete. It is a conceptual diagram. 4 is a graph showing a parameter estimate according to the estimation result in the method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of pour concrete, and FIG. 5 is a graph showing the time history data of the friction coefficient in the method for predicting and evaluating pressure flow characteristics of pour concrete It is a drawing shown.
상기 추정 파라미터 생성 단계(S100)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 펌프 압력(입력 압력)과 배관 선단부에서의 압력(출력 압력)을 검출하는 압력 검출 단계(S210); 상기 압력 검출 단계(S210)에서 검출된 각각의 압력을 디지털 값으로 변환하여 수집하여 시간 단위와 함께 기억하는 데이터베이스화 단계(S220); 배관을 통해 압송되는 콘크리트에 대한 마찰계수를 추정하기 위한 지배방정식을 모델링하는 지배방정식 모델링 단계(S230); 펌프카에서 콘크리트를 압송하기 위한 입력 압력이 인가된 힘(F)과 배관 내 콘크리트의 운동에 의한 관성과 마찰로 인한 저항 관계를 설정하여, 상기 지배방정식 모델링 단계(S230)에서 모델링된 지배방정식으로부터 지배방정식의 전달함수를 모델링화하고, 파라미터 추정을 위하여 모델링된 전달함수를 상태방정식화 하는 상태방정식 생성 단계(S240); 상기 생성된 상태방정식으로부터 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계(S250); 상기 파라미터 추정 단계(S240)를 통해 추정된 파라미터 값을 상기 지배방정식에 대입하여 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정 단계(S260)를 포함한다.The estimation parameter generation step (S100) includes: a pressure detection step (S210) of detecting a pump pressure (input pressure) and a pressure (output pressure) at a pipe tip, as shown in FIG. 1; A database step of converting and collecting each pressure detected in the pressure detection step (S210) into a digital value and storing it together with a time unit (S220); A governing equation modeling step of modeling a governing equation for estimating the friction coefficient for the concrete being pushed through the piping (S230); By establishing the relationship between the force (F) to which the input pressure for pumping concrete in the pump car and the inertia and friction due to the motion of the concrete in the piping are set, the governing equation is controlled from the governing equation modeled in step S230. Modeling the transfer function of the equation, and generating a state equation for state estimation of the modeled transfer function for parameter estimation (S240); A parameter estimation step of estimating a parameter from the generated state equation (S250); And a friction coefficient estimation step (S260) of estimating a friction coefficient by substituting the parameter value estimated through the parameter estimation step (S240) into the governing equation.
상기 압력 검출 단계(S210)는 입력 압력으로서 펌프의 유압 압력(펌프 압력계)이며, 출력 압력으로서는 배관 선단부에 설치되는 압력 센서로부터 검출되는 검출 압력일 수 있다. 이러한 압력은 지배방정식을 모델링하는데 적용되는 압력값을 생성하게 된다.The pressure detection step (S210) is the hydraulic pressure (pump pressure gauge) of the pump as the input pressure, and the output pressure may be the detection pressure detected from the pressure sensor installed at the tip of the pipe. These pressures generate pressure values that are applied to model the governing equation.
상기 압력 검출 단계(S210)에서 검출된 각각의 압력은 데이터베이스화 단계(S220)를 통해 디지털 값으로 변환되어 해당 디지털값은 시간 단위와 함께 기억되어 저장되게 된다.Each pressure detected in the pressure detection step (S210) is converted to a digital value through the databaseization step (S220), and the corresponding digital value is stored and stored together with a time unit.
상기 지배방정식 모델링 단계(230)에 대하여 상세히 설명한다.The controlling equation modeling step 230 will be described in detail.
먼저, 펌프카와 콘크리트에 작용하는 압력의 동특성 관계를 통해 이를 운동량으로 환산하면 운동량 보존 법칙 식을 적용할 수 있다. 콘크리트 펌프카를 통해 콘크리트에 전달되는 힘의 방정식은 아래와 같은 식 (1)로 정의된다.First, by converting this into momentum through the dynamic characteristic relationship of the pressure acting on the pump car and concrete, the equation of the law of conservation of momentum can be applied. The equation of the force transmitted to the concrete through the concrete pump car is defined by the following equation (1).
(여기에서, F: 펌프카 실린더의 축력, m: 콘크리트 질량, c: 감쇠계수, k: 스프링상수, 
또한, 배관에 작용하는 힘은 펌프카에서 콘크리트를 압송하기 위한 압력이 인가된 F와 배관 내 콘크리트의 운동에 의한 관성력과 마찰로 인하여 저항하는 점성력만이 존재한다고 모델링 할 수 있어 베르누이 방정식을 사용하기 위한 기본가정에서 굳지 않은 콘크리트 유동을 비압축성 유동으로 가정하고, 이에 따라 탄성력의 영향이 없으므로 스프링상수 k는 0이 되며, 다음의 식 (2)로 표현된다.In addition, the force acting on the pipe can be modeled that there is only F applied with pressure to pump concrete from the pump car and viscous force resisting due to friction and inertia due to the movement of concrete in the pipe. In the basic assumption, the unconsolidated concrete flow is assumed to be an incompressible flow, and accordingly there is no influence of elastic force, so the spring constant k becomes 0, and is expressed by the following equation (2).
여기에서, 콘크리트의 빙햄(Bingham) 특성을 고려하여 위의 식 (2)에서 점성항을 아래의 식 (3)으로 표현할 수 있으며, 이러한 식 (3)은 지배방정식이 된다.Here, the viscous term can be expressed by the following equation (3) in the above equation (2) in consideration of the characteristic of Bingham of concrete, and this equation (3) becomes the governing equation.
LTI(Liner Time Invariant) 시스템으로 가정된 시스템의 지배방정식 식 (3)을 라플라스 트랜스폼하여 식 (4)를 얻을 수 있다. 이때 변환시 각 변수의 초기치는 0으로 가정한다. 이후 식 (4)를 입력의 라플라스 변환폼 F(s)와 출력의 라플라스 변환폼V(s)로 정리하면 전달함수 G(s)는 식 (5)와 같이 표현된다.Equation (4) can be obtained by transforming Laplace transform equation (3) of the system assumed to be a linear time invariant (LTI) system. At this time, it is assumed that the initial value of each variable during conversion is 0. Subsequently, if Eq. (4) is summarized as the Laplace transform form F (s) of the input and the Laplace transform form V (s) of the output, the transfer function G (s) is expressed as Equation (5).
이와 같이 가정된 미분방정식은 1계 비제차 미분방정식의 형태로서 Green's formula를 이용하여 일반 해를 구하면 식 (6)과 같다.The hypothesized differential equation is the form of the first-order non-quadratic differential equation, and is obtained by using the Green's formula to obtain a general solution.
상기 전달함수로부터 그 전달함수의 상태 파라미터를 추정하기 위하여서는 파라미터 추정을 위한 상태방정식 모델로 변환하여 시계열 데이터 분석을 수행하여야 한다.In order to estimate the state parameter of the transfer function from the transfer function, it is necessary to perform time series data analysis by converting it to a state equation model for parameter estimation.
상태방정식 생성 단계(S240)는 다음과 같다.The state equation generation step (S240) is as follows.
먼저, 위에서 얻은 전달함수는 주파수 영역의 함수로 원하는 시간 영역에서의 과도응답에 대한 파라미터 추정을 위해서 상태방정식으로 전달 함수식을 변환하여야 하는데, 이를 위해 전달함수를 상태방정식으로 만들기 위한 인자 E(s)를 도입하여 식 (5)을 다음의 식 (7)과 같이 표현할 수 있다.First, the transfer function obtained above is a function of the frequency domain. In order to estimate the parameter for the transient response in the desired time domain, the transfer function formula must be converted to the state equation. For this, the factor E (s) for making the transfer function into the state equation By introducing, Equation (5) can be expressed as Equation (7) below.
상기 식 (7)을 상태선도로 표현하기 위한 다이어그램으로 표현하면 도 3과 같다.When the above formula (7) is expressed as a diagram for expressing a state diagram, it is as shown in FIG. 3.
계속해서, 도 2의 상태선도를 바탕으로 다음의 식 (8)과 같은 상태방정식으로 표현할 수 있다.Subsequently, based on the state diagram of FIG. 2, it can be expressed by the following equation (8).
다음으로, 상기 생성된 상태방정식으로부터 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계(S250)는, 도 3의 기본적인 파라미터 추정 구성도를 이용하고, 목적함수의 최소값을 만족하기 위해서 모델링값을 실시간으로 업데이트하는 알고리즘인 Parameter Adaptation Algorithm(PAA)을 사용하여 매개변수의 추정치를 검출한다.Next, the parameter estimation step (S250) of estimating the parameter from the generated state equation is an algorithm that uses the basic parameter estimation scheme of FIG. 3 and updates the modeling value in real time to satisfy the minimum value of the objective function. Parameter estimates are detected using Parameter Adaptation Algorithm (PAA).
상기 식 (8)의 상태방정식에서 f(t)는 계측된 입구 압력의 시간이력항이고, 
상기 Parameter Adaptation algorithm(PAA)는 Non-linear least squares method를 사용하였고 알고리즘은 Trust-Region Reflective 알고리즘을 사용할 수 있다.The Parameter Adaptation algorithm (PAA) uses a non-linear least squares method, and the algorithm can use a Trust-Region Reflective algorithm.
도 4에서 (a)는 계측된 파형에 대한 추정결과로 계측값에 대한 추정된 압력파형을 나타내고, (b)는 상태방정식의 파라미터 추정 결과를 나타내는 것으로, 최종값이 상태 추정식의 파라미터의 수렴곡선이다. 도 4의 (c)는 측정치와 추정값의 잔차를 나타내고 있는 것으로, 잔차는 0.1% 이하이다.In FIG. 4, (a) represents the estimated pressure waveform for the measured value as the estimation result for the measured waveform, and (b) represents the parameter estimation result of the state equation, the final value of which is the convergence of the parameters of the state estimation equation. It is a curve. 4 (c) shows the residual between the measured value and the estimated value, and the residual is 0.1% or less.
다음으로, 상기 마찰계수 추정 단계(S260)는, 상기 파라미터 추정 단계(S240)를 통해 추정된 파라미터 값을 지배방정식에 대입하여 일반해를 구하는 것으로 이루어진다.Next, the friction coefficient estimation step (S260) consists of obtaining a general solution by substituting the parameter value estimated through the parameter estimation step (S240) into the governing equation.
그런 다음, 상기 유속 추정 단계(S200)는 마찰계수 추정 단계에서 구해진 일반해에 근거하여 속도의 시간이력 데이터를 생성하고, 생성된 속도이력 데이터를 바탕으로 각각의 속도에서의 마찰 계수를 구하여 마찰계수의 시간 이력데이터를 생성시키는 것으로 이루어진다.Then, the flow velocity estimation step (S200) generates time history data of the speed based on the general solution obtained in the friction coefficient estimation step, and obtains a friction coefficient at each speed based on the generated speed history data to obtain a friction coefficient. It consists of generating time history data.
상기 속도의 시간이력 데이터 및 마찰계수의 시간 이력데이터는 도 5와 같이 그래프화되어 표출되도록 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the time history data of the speed and the time history data of the friction coefficient are graphed and displayed as shown in FIG. 5.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법에 의하면, 타설 콘크리트의 압송특성을 예측하고 평가하는데 상대적으로 고가의 장비를 사용하지 않아 경제성을 확보할 수 있고, 고압 상태로 유동하는 콘크리트의 물성변화 및 유동성을 보다 신뢰성 있게 수행할 수 있는 이점이 있다.According to the method for predicting and evaluating the compressive flow characteristics of pour concrete according to the present invention as described above, it is possible to secure economic feasibility by using relatively expensive equipment to predict and evaluate the crushing characteristics of pour concrete, and flow in a high pressure state There is an advantage that can be performed more reliably to change the properties and fluidity of the concrete.
또한, 본 발명에 의하면, 콘크리트 압송유동특성 변화를 사전에 미리 예측하여 콘크리트 배합 및 압송거리 등이 다른 새로운 건설현장에 맞게 적용할 수 있고, 이를 콘크리트 배합설계에까지 반영할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to apply in advance to the concrete construction and other construction sites, such as the concrete mixing and pressure feeding distance by predicting in advance the changes in the characteristics of the pressure flow of concrete, there is an advantage that can be reflected in the concrete formulation design.
상기한 상세한 설명은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above detailed description is merely illustrative of a part of the technical spirit included in the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain the present invention, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Within the scope of the technical spirit included in the specification and drawings of the present invention, modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
S100: 추정 파라미터 생성 단계
S200: 콘크리트 유속 추정 단계
S210: 압력 검출 단계
S220: 데이터베이스화 단계
S230: 지배방정식 모델링 단계
S240: 상태방정식 생성 단계
S250: 파라미터 추정 단계
S260: 마찰계수 추정 단계S100: Estimation parameter generation step
S200: Concrete flow velocity estimation step
S210: pressure detection step
S220: databaseization stage
S230: Governance equation modeling phase
S240: state equation generation step
S250: parameter estimation step
S260: friction coefficient estimation step
Claims (9)
펌핑 압력과 콘크리트에 작용하는 압력의 동(動) 특성 관계를 기초하여 지배방정식으로부터 마찰계수를 추정하기 위한 마찰계수 추정식을 통해 추정 파라미터 값을 생성하는 추정 파라미터 생성 단계; 및
상기 생성된 추정 파라미터 값을 지배방정식에 대입하여 속도의 시간 이력을 생성하여 각각의 속도에서의 마찰계수를 구하여 타설 콘크리트의 유속을 추정하는 유속 추정 단계;를 포함하는
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.
As a method for predicting and evaluating the flow characteristics of concrete that is pressed under high pressure,
An estimation parameter generation step of generating an estimated parameter value through a friction coefficient estimation equation for estimating a friction coefficient from a governing equation based on a dynamic characteristic relationship between pumping pressure and pressure acting on concrete; And
Including the generated estimation parameter value in the governing equation to generate a time history of the velocity to obtain a friction coefficient at each velocity to estimate the flow velocity of the poured concrete;
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
상기 추정 파라미터 생성 단계는
펌프 압력인 입력 압력과 배관 선단부에서의 압력인 출력 압력을 검출하는 압력 검출 단계;
검출된 각각의 압력을 디지털 값으로 변환 수집하여 시간 단위와 함께 저장하는 데이터베이스화 단계;
배관을 통해 압송되는 콘크리트에 대한 마찰계수를 추정하기 위한 지배방정식을 모델링하는 지배방정식 모델링 단계;
입력 압력이 인가된 힘과, 배관 내 콘크리트의 운동에 의한 관성 및 마찰로 인한 저항 관계를 설정하여, 상기 지배방정식 모델링 단계에서 모델링된 지배방정식으로부터 지배방정식의 전달함수를 모델링하고, 파라미터 추정을 위하여 모델링된 전달함수를 상태방정식화 하는 상태방정식 생성 단계;
생성된 상태방정식으로부터 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계; 및
추정된 파라미터 값을 상기 지배방정식에 대입하여 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정 단계;를 포함하는
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.
According to claim 1,
The estimation parameter generation step
A pressure detection step of detecting an input pressure which is a pump pressure and an output pressure which is a pressure at a pipe tip;
A database step of converting and collecting each detected pressure into a digital value and storing it together with a time unit;
A governing equation modeling step of modeling a governing equation for estimating the friction coefficient for the concrete being pushed through the piping;
To set the relationship between the force applied with the input pressure and the inertia and friction caused by the movement of concrete in the piping, model the transfer function of the governing equation from the governing equation modeled in the governing equation modeling step, and for parameter estimation A state equation generation step of formulating the modeled transfer function into a state equation;
A parameter estimation step of estimating a parameter from the generated state equation; And
Including a friction coefficient estimating step of estimating a friction coefficient by substituting the estimated parameter value into the governing equation
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
상기 지배방정식 모델링 단계는,
콘크리트에 전달되는 힘의 방정식을 아래의 식 (1)로 정의하고,
(여기에서, F: 펌프카 실린더의 축력, m: 콘크리트 질량, c: 감쇠계수, k: 스프링상수,
배관에 작용하는 힘은 상기 F와 배관 내 콘크리트의 운동에 의한 관성력과 마찰로 인하여 저항하는 점성력만을 고려하고, 콘크리트의 유동을 비압축성 유동으로 가정하여 다음의 식 (2)로 하고,
콘크리트의 빙햄(Bingham) 특성을 고려하여 점성항을 아래 식 (3)으로 정리하여 지배방정식으로 설정하고,
상기 지배방정식 식 (3)을 라플라스 트랜스폼하고, 변환시 각 변수의 초기치는 0으로 가정하여 아래의 식 (4)를 얻은 다음,
상기 식 (4)를 입력의 라플라스 변환폼 F(s)와 출력의 라플라스 변환폼 V(s)로 정리하여 아래 식 (5)의 전달함수 G(s)를 얻어 지배방정식을 모델링하는
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.
According to claim 2,
The governing equation modeling step,
The equation of force transmitted to concrete is defined by the following equation (1),
(Here, F: axial force of the pump car cylinder, m: concrete mass, c: damping coefficient, k: spring constant,
The force acting on the pipe considers only the inertial force caused by the movement of the F and the concrete in the pipe and the viscous force resisting due to friction.
Considering the properties of concrete's Bingham, the viscous term is summarized as Equation (3) below and set as the governing equation.
Transform the dominant equation (3) into Laplace, and assume the initial value of each variable is 0 when transforming to obtain the following equation (4),
The above equation (4) is summarized by the Laplace transform form F (s) of the input and the Laplace transform form V (s) of the output to obtain the transfer function G (s) of the following formula (5) to model the governing equation.
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
상기 식 (5)에 대해 Green's formula를 이용하여 아래 식 (6)의 일반해를 구하는 것을 더 포함하는
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.
According to claim 3,
Further comprising the general solution of the formula (6) below using the Green's formula for the formula (5)
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
상기 상태방정식 생성 단계는,
상기 식 (5)의 전달함수를 상태방정식으로 만들기 위한 인자 E(s)를 도입하여 아래 식 (7)을 얻고,
상기 식 (7)에 대한 소정의 상태선도를 생성한 다음, 상기 상태선도를 바탕으로 상태방정식을 얻는 것으로 이루어지는
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.
According to claim 4,
The step of generating the state equation,
By introducing the factor E (s) to make the transfer function of the equation (5) into a state equation, the following equation (7) is obtained,
It consists of generating a predetermined state diagram for the above equation (7), and then obtaining a state equation based on the state diagram
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
상기 상태선도는 아래의 상태선도이고,
상기 상태선도를 바탕으로 아래 식 (8)의 상태방정식을 얻는 것으로 이루어지는
(여기에서, f(t)는 계측된 입구 압력의 시간이력항이고,
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.
The method of claim 5,
The state diagram is a state diagram below,
Based on the state diagram, it consists of obtaining the state equation of the following equation (8)
(Here, f (t) is the time history term of the measured inlet pressure,
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
상기 파라미터 추정 단계는
아래의 파라미터 추정 구성도를 이용하고,
목적함수의 최소값을 만족하기 위해서 Parameter Adaptation Algorithm(PAA)을 사용하여 매개변수의 추정치를 검출하고,
추정된
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.
The method of claim 6,
The parameter estimation step
Using the parameter estimation scheme below,
In order to satisfy the minimum value of the objective function, the parameter estimate is detected using Parameter Adaptation Algorithm (PAA),
Estimated
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
상기 마찰계수 추정 단계는 상기 파라미터 추정 단계를 통해 추정된 파라미터 값을 상기 지배방정식에 대입하여 일반해를 구하는 것으로 이루어지고,
상기 유속 추정 단계는 구해진 일반해에 근거하여 속도의 시간이력 데이터를 생성하고, 생성된 속도이력 데이터를 바탕으로 각각의 속도에서의 마찰 계수를 구하여 마찰계수의 시간 이력데이터를 생성시키는 것으로 이루어지는
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.
The method of claim 7,
The friction coefficient estimation step consists of obtaining a general solution by substituting the parameter value estimated through the parameter estimation step into the governing equation,
The step of estimating the flow rate consists of generating time history data of speed based on the obtained general solution, and generating time history data of the friction coefficient by obtaining friction coefficients at each speed based on the generated speed history data.
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
상기 속도의 시간이력 데이터 및 마찰계수의 시간 이력데이터는 그래프화 되어 표출되도록 이루어지는
타설 콘크리트의 압송유동특성 예측평가 방법.The method of claim 8,
The time history data of the speed and the time history data of the friction coefficient are graphed and displayed.
A method for predicting and evaluating the pressure flow characteristics of cast concrete.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180112748A KR102192009B1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Prediction-evaluation system for high pressure transfer concrete characteristic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180112748A KR102192009B1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Prediction-evaluation system for high pressure transfer concrete characteristic |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200033455A true KR20200033455A (en) | 2020-03-30 |
| KR102192009B1 KR102192009B1 (en) | 2020-12-18 |
Family
ID=70003359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180112748A KR102192009B1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Prediction-evaluation system for high pressure transfer concrete characteristic |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102192009B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115420882A (en) * | 2022-08-30 | 2022-12-02 | 中国水利水电第五工程局有限公司 | Parameter determination method and system for preventing high-speed concrete from segregation during slipping |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102491146B1 (en) | 2021-09-24 | 2023-01-27 | 중앙대학교 산학협력단 | Analysis method and system for quantification of rheological properties of concrete and program for implementing same |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100972969B1 (en) | 2010-03-09 | 2010-07-29 | (주)대우건설 | Apparatus for estimating nature of high pressure transfer concrete |
| KR101086396B1 (en) * | 2011-06-14 | 2011-11-23 | (주)대우건설 | Testing system of similarities of concrete pumping |
| KR101202069B1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-11-20 | 케이티엠지 주식회사 | System for evaluating and managing quality of concrete in high pressure pumping |
| KR101271165B1 (en) | 2012-03-16 | 2013-06-04 | 명지대학교 산학협력단 | Method for measuring friction characteristics between low slump concrete and steel conveying pipe |
| KR20180043747A (en) * | 2016-10-20 | 2018-04-30 | 주식회사 포스코건설 | Normal state detecting system and method for concrete blocking using neural network |
-
2018
- 2018-09-20 KR KR1020180112748A patent/KR102192009B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100972969B1 (en) | 2010-03-09 | 2010-07-29 | (주)대우건설 | Apparatus for estimating nature of high pressure transfer concrete |
| KR101202069B1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-11-20 | 케이티엠지 주식회사 | System for evaluating and managing quality of concrete in high pressure pumping |
| KR101086396B1 (en) * | 2011-06-14 | 2011-11-23 | (주)대우건설 | Testing system of similarities of concrete pumping |
| KR101271165B1 (en) | 2012-03-16 | 2013-06-04 | 명지대학교 산학협력단 | Method for measuring friction characteristics between low slump concrete and steel conveying pipe |
| KR20180043747A (en) * | 2016-10-20 | 2018-04-30 | 주식회사 포스코건설 | Normal state detecting system and method for concrete blocking using neural network |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115420882A (en) * | 2022-08-30 | 2022-12-02 | 中国水利水电第五工程局有限公司 | Parameter determination method and system for preventing high-speed concrete from segregation during slipping |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102192009B1 (en) | 2020-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Perrot et al. | From analytical methods to numerical simulations: A process engineering toolbox for 3D concrete printing | |
| Secrieru et al. | Assessment and prediction of concrete flow and pumping pressure in pipeline | |
| Luo et al. | A survey on multiaxial fatigue damage parameters under non‐proportional loadings | |
| CN104794365A (en) | Computation method for predicting ultimate bearing capacity of anchor rod based on mathematical model | |
| KR102192009B1 (en) | Prediction-evaluation system for high pressure transfer concrete characteristic | |
| Hill et al. | A new framework for axial pipe-soil resistance, illustrated by a range of marine clay datasets | |
| JPWO2016027390A1 (en) | Slope monitoring system, slope safety analysis device, method and program | |
| Ruiz et al. | Effect of Loading Rate on Fracture Energy of High‐Strength Concrete | |
| CN109163981A (en) | Condition monitoring and reliability analysis system and method for pipeline pressure test | |
| CN103868786A (en) | Method for predicting fatigue crack propagation rule | |
| Lee et al. | Mathematical modeling of reciprocating pump | |
| CN110987676A (en) | Full-life prediction method considering crack closure effect under random multi-axis load | |
| US20170322063A1 (en) | Weight-based phase composition ratio determination | |
| Tran et al. | Effects of friction models on simulation of pneumatic cylinder | |
| Río et al. | Pumping quality control method based on online concrete pumpability assessment | |
| CN103528778B (en) | Based on the three layers of quick damage detecting method of Base-isolation system not exclusively measured | |
| Jepsen et al. | A fully general and adaptive inverse analysis method for cementitious materials | |
| García-Berrocal et al. | The Coriolis mass flow meter as a volume meter for the custody transfer in liquid hydrocarbons logistics | |
| CN106202906A (en) | A kind of Corrosion Fatigue Properties characterizes and life estimation method | |
| Marshall et al. | Centrifuge and discrete element modelling of tunnelling effects on pipelines | |
| Blagojevic et al. | Modeling of transient incompressible concrete mass flow through a hose | |
| KR101292207B1 (en) | Prediction Method of Concrete Discharge Amount in Conveying Pipe | |
| KR102289173B1 (en) | Apparatus and method for the analysing vibration stability of pipe | |
| Zhang et al. | Experimental and numerical research on the bond‐slip behavior of square‐rebar reinforced concrete during the republic of China (1912–1949) | |
| Graham et al. | Flow of non‐Newtonian fluids in pipes with large roughness |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |