Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea ISSN:1229-3059(Print) 2287-2302(Online) 한국전산구조공학회 논문집

본 논문에서는 PSC 거더의 Prestress를 관리하기 위하여 EM 센서를 활용한 PSC 텐던 긴장력 손실 관리 기법을 소개한다. PSC 거더는 콘크리트 거더에 Prestress를 도입함으로써 기존 콘크리트 거더보다 높은 성능을 가지며 보다 저비용의 거더 설계가 가능해 짐으로 현재 많은 교량에 사용되고 있는 거더이다. 그러나 PS 텐던의 긴장력 관리는 거더 성능 관리에 있어 매우 중요한 항목이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증한 후 공용시에는 그 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 강자성 재료가 인장력에 따라 비투자율이 변화하는 특성을 이용하여 EM 센서를 이용해 PS 텐던의 투자율을 계측하여 PS 텐던의 긴장력을 계측하는 기법을 제안하였다. PSC 거더 내부에서 PS 텐던의 투자율을 계측하기 위하여 EM 센서 시작품을 제작하였으며 MTS 실험을 통해 PS 텐던으로 주로 사용되는 7연선 1가닥의 0, 40, 80, 120, 160, 200kN의 긴장력에 따른 투자율 변화를 계측하였다. 계측 결과 각 긴장력 단계마다 EM 센서를 통해 계측된 B-H Loop가 정량적으로 변화하는 것을 확인하였으며 계측된 투자율과 긴장력을 회귀분석한 결과 투자율과 긴장력은 선형 관계를 나타내었다. 이를 활용하여 EM 센서를 이용하여 PS 텐던의 긴장력 관리가 가능함을 검증하였다.

In this paper, an EM sensing based prestressing force estimation method is proposed, in which it can estimate tensile force of PS tendon for PSC girder. The PSC girder has more improved performance than the general concrete girder by introducing the prestressing to the concrete. Thus the PSC girder bridge is widely constructed due to its high performance and low cost. However, the prestressing force has not been managed nevertheless it is major factor for the maintenance of the PSC girder bridge. The prestressing force was just measured during construction using jacking device and after that, it can not be managed. For this reason, this paper proposes a tensile force estimation method of PS tendon based on EM sensor. The permeability of ferroelectric material is changed according to the induced stress to the material, in which it can be measured using EM sensor. To measure the permeability of PS tendon, the EM sensor was fabricated and verified by performing the MTS test. The test was performed using 7-wire steel tendon under the 0, 40, 80, 120, 160, 200 KN of tensile force. The permeability of PS tendon was gradually decreased according to the increasement of tensile force. The regression method was used to find the relation between permeability and stress. As a result, the permeability has linear relation with the tensile force of PS tendon and the pre-stressing force can be estimated by the derived estimation equation.