콘크리트 구조물의 비파괴 건전도 평가를 위한 탄성파기법의 개발

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위와 방법 2
• 1.3 논문의 구성 3
• 제 2 장 콘크리트 구조물의 비파괴 평가와 충격반향기법 6
• 2.1 개요 6
• 2.2 콘크리트 구조물의 비파괴 건전도 평가 8
• 2.2.1 비파괴 건전도 평가 항목 8
• 1) 콘크리트 압축강도 검사 8
• 2) 콘크리트의 동적 특성 검사 9
• 3) 콘크리트 두께, 내부결함 검사 9
• 4) 콘크리트 라이닝의 품질, 재하 이력 검사 10
• 5) 라이닝내의 철망 (wire mesh) 및 강지보공 위치 측정 11
• 6) 라이닝 내의 철근부식 상태 11
• 2.2.2 비파괴 건전도 평가기법 12
• 1) 반발경도 시험법(Schmidt hammer) 12
• 2) 중성화 시험 12
• 3) 철근탐사법 13
• 4) GPR(Ground Penetrating Radar) 탐사 14
• 5) 초음파 검사에 의한 강도측정 15
• 6) Acoustic Emission (AE法) 15
• 7) 충격반향기법(Impact Echo Test) 16
• 8) Spectral-Analysis-of-Surface-Waves (SASW) 기법 17
• 9) 순간응답기법(Impulse Response Method) 18
• 10) Infrared Thermography 기법 19
• 2.3 충격반향기법 21
• 2.3.1 충격반향기법의 정립 21
• 2.3.2 충격반향기법의 적용 26
• 2.4 요약 33
• 제 3 장 콘크리트 구조물에서의 탄성파 전파특성 35
• 3.1 개요 35
• 3.2 탄성파 파동 전파특성의 이해 37
• 3.2.1 파동 전파 해석이론 37
• 3.2.2 파동 전파 수치해석 모델링 44
• 1) 유한요소해석법 44
• 2) 동강성행렬법 45
• 3.3 탄성파 파동전파 특성에 대한 강성구조의 영향 48
• 3.3.1 강성구조에 따른 파동전파 특성 48
• 3.3.2 매질의 최대수직변위 분포 51
• 3.3.3 매질입자의 변위 분포 53
• 3.4 파동전파에 대한 감진기 위치의 영향 및 3-D 효과 59
• 3.5 SH-파를 이용한 충격반향실험 64
• 3.6 탄성파 파동전파 특성과 충격반향실험 67
• 3.6.1 전단강성구조의 영향 67
• 3.6.2 충격반향기법의 수정을 위한 형상계수 70
• 3.7 요약 73
• 제 4 장 탄성파를 이용한 비파괴 평가기법의 제안 75
• 4.1 개요 75
• 4.2 콘크리트 구조물의 구조적 특성평가를 위한 MiSA 기법 76
• 4.2.1 Modified Impact-Echo (ModIE) Testing의 제안 76
• 4.2.2 수정충격반향기법(ModIE)의 알고리듬 77
• 4.2.3 MISA기법의 절차 79
• 1) P-파 속도의 결정 79
• 2) 후보 공진 주파수의 선정 80
• 3) 주 반사경계면으로부터의 공진 주파수 결정 80
• 4) 주 반사경계면까지 거리 계산 81
• 4.2.4 터널 콘크리트 라이닝 모델에 대한 MiSA 적용사례 81
• 1) 터널 콘크리트 라이닝 모델 81
• 2) MiSA 실험을 위한 실험구성 결정 82
• 3) P-파 속도의 결정 84
• 4) MiSA 기법의 적용 86
• 4.2.5 다채널 충격반향기법(Multi-Channel Impact-Echo Test) 88
• 4.3 MiSA 실험자료 분석 및 해석 소프트웨어의 개발 91
• 4.3.1 MiSA 해석 소프트웨어 91
• 4.3.2 MiSA 소프트웨어의 기능 91
• 4.3.3 MiSA 자료분석 및 해석 알고리듬의 구현 93
• 4.4 요약 99
• 제 5 장 탄성파탐사를 위한 진단용 하드웨어 개발 101
• 5.1 개요 101
• 5.2 MiSA 실험을 위한 하드웨어의 개발 102
• 5.2.1 하드웨어 요구조건 102
• 1) MiSA 하드웨어 본체의 요구사항 102
• 2) 탄성파 발진장치의 요구사항 102
• 3) 탄성파 감진장치의 요구사항 103
• 4) 거리측정장치의 요구사항 103
• 5.2.2 MiSA 하드웨어의 개발과정 및 이력 103
• 1) 제 1 세대 MiSA 하드웨어 104
• 2) 제 2 세대 MiSA 하드웨어 105
• 3) 제 3 세대 MiSA 하드웨어 105
• 5.2.3. MiSA 하드웨어의 구성 106
• 1) 탄성파 발진장치 108
• 2) 탄성파 감진장치 109
• 3) 자동 이동거리 측정시스템 109
• 4) 공기압 재하장치 110
• 5) MiSA 하드웨어 시스템 운용 흐름도 111
• 5.3 MiSA 하드웨어의 검증 및 현장적용 113
• 5.3.1 MiSA 기법 및 하드웨어 시스템 개발을 위한 터널벽체 모델의 제작 113
• 5.3.2 MiSA 하드웨어의 검증 114
• 5.3.3 MiSA 하드웨어의 현장적용 115
• 5.4 MiSA 실험을 위한 자료획득 시스템 구축 119
• 5.4.1 제 1 세대 MiSA 자료획득 시스템 120
• 5.4.2 제 2 세대 MiSA 자료획득 시스템 121
• 5.5 요약 124
• 제 6 장 인공신경망에 의한 MiSA 실험의 역산해석 125
• 6.1 개요 125
• 6.2 인공신경망 (ARTIFICIAL NEURAL NETWORK) 127
• 6.2.1. 인공신경망 이론 127
• 6.2.2 단층 신경망 131
• 6.2.3 다층 신경망 132
• 6.2.4. 오류역전파(Error Back Propagation) 알고리즘 135
• 6.3 MiSA 기법을 위한 인공신경망의 구축 139
• 6.3.1 MiSA 기법을 위한 인공신경망 프로그램의 구성 139
• 6.3.2 ANN-MiSA 학습패턴 데이터 베이스 구축을 위한 수치 해석적 연구 140
• 6.3.3 신경망 학습인자에 대한 결정 141
• 1) 초기 연결강도 141
• 2) 은닉층(Hidden Layer) 뉴런의 수 142
• 3) 학습률 (Learning Rate) 144
• 6.4 ANN-MiSA 프로그램의 검증 및 현장적용 146
• 6.4.1 학습된 ANN-MiSA 인공신경망의 성능확인 146
• 6.4.2 ANN-MiSA 인공신경망의 현장적용에 의한 성능확인 147
• 6.5 요약 150
• 제 7 장 MiSA 기법 및 MiSA 시스템의 현장 적용 152
• 7.1 개요 152
• 7.2 실규모 터널벽체 모형 153
• 7.2.1 터널벽체 모형과 실험 내용 154
• 7.2.2 실험 결과의 분석 및 평가 157
• 7.3 도로터널의 콘크리트 라이닝 161
• 7.3.1 실험의 내용 및 구성 161
• 7.3.2 실험 결과의 분석 및 해석 163
• (1) 수정충격반향실험 163
• (2) SASW 실험 164
• 7.4 요약 174
• 제 8 장 결론 및 향후 과제 176
• 8.1 결론 176
• 8.2 향후과제 178
• 참고문헌 179