FBG센서를 이용한 콘크리트 충진 FRP 스트럿 보강 PSC 교량의 스트럿 거동 분석 = Behavior of Strut in Concrete-filled FRP PSC Bridge using FBG Sensors

국문 초록 (Abstract)

최근 국내에서는 PSC(Prestressed Concrete) 박스 거더 교량의 교폭을 늘리고 자중을 줄이기 위한 목적으로 박스의 수를 줄이는 대신 콘크리트 충진 FRP(Concrete Filled FRP, CFFRP) 스트럿을 상판 캔틸레버 부분에 설치하는 공법이 시공되고 있다. 이러한 CFFRP 스트럿은 사례가 많지 않은 교량 구조물로서 설계 및 시공에서의 불확실성을 제거하기 위해 교량 시스템에서의 스트럿 거동을 실험적으로 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 대상교량에 대해 현장시험을 실시하여 CFFRP 스트럿의 국부 거동을 분석하고자 한다. 특히 전자기파 간섭에 대해 면역이 우수한 광센서인 FBG(fiber Bragg grating) 센서를 기반으로 시험을 실시하여 잡음이 없는 우수한 응답을 성공적으로 획득하였다. 현장시험에서는 재하트럭의 속도와 횡방향 위치를 매개변수로 시험을 실시하였다. 그 결과 CFFRP 스트럿은 하중재하 위치와 속도에 관계없이 압축상태에 존재하고 있으며, 통과 차량의 횡방향 위치가 CFFRP 스트럿의 거동에 민감한 요소임을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, a new PSC (Prestressed Concrete) bridge system, which is supported by Concrete-filled fiber-reinforced polymer (CFFRP) strut, has been introduced. This bridge is able to reduce self-weight and increase the width of traditional PSC bridges. However, no relevant research has been reported on local behavior of CFFRP strut in the bridge system. The purpose of this study is to investigate local behavior of CFFRP struts using fiber Bragg grating (FBG) sensors. Field tests were performed to examine the hoop strains and longitudinal strains of the FRP strut under various lateral positions and velocities of a test truck. It has been observed that CFFRP strut is under compression regardless of vehicle speed and location. However, the CFFRP strut is sensitive to the lateral position of vehicles in terms of strain magnitude. Results also indicated that the FBG sensors can faithfully record the hoop and longitudinal strains of the FRP strut without electro-magnetic interference.

참고문헌 (Reference)

1 신우섭, "스트럿으로 지지된 PSC 박스거더 교량의 적용성에 관한 연구" 경희대학교 2008

2 강동훈, "광섬유 센서를 이용한 경량전철 교량의 사용성 평가" 한국비파괴검사학회 27 (27): 305-312, 2007

3 Davol A, "Flexural Behavior of Circular Concrete Filled FRP Shells" 127 (127): 810-817, 2001

4 Son J, "Finite Element Modeling of Hollow and Concrete-filled Fiber Composite Tubes in Flexure" 30 : 2656-2666, 2008

5 Udd E, "Fiber optic smart structures" John Wiley and Sons 1995

6 박종화, "FRP피복 콘크리트 스트럿 부착 PSC 박스거더교의 실물 거동평가" 20 (20): 2007

7 송재준, "FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더교의 구조안전성 평가를 위한 실험 연구" 한국구조물진단유지관리공학회 12 (12): 205-213, 2008