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**   안전진단 

 

* 교량

1. 교각 하부 조사 

- 수중조사(수심조사)

- 지반조사, 토질시험

- 기초재하시험

- 암강도시험 

  

2. 외관 조사 

 - 기초세굴, 변형조사

- 균열조사, 교통량 조사

- 콘크리트 탈락, 박리조사

- 강재부식 및 변형조사

- 강재도장 및 상태조사

- 처짐조사, 노면 상태조사

- 부대시설 상태조사

- 종단측량, 주위 환경조사 

  

3. 콘크리트 품질시험 

 - 반발경도 시험

- 초음파 시험(저주파에 의한 탄성, 밀도, 포아송비 등)

- 철근상태 조사(배근, 직경, 부식상태 등)

- 중성화 시험

- 압축강도 시험

- 염분량 시험

- 철근 인장강도 시험

- 배합비 분석

- 화학 분석시험

- 콘크리트 부착력 시험 

 

 4. 강재 품질시험

 - 강재두께 측정(부식량 제외된 잔존두께)

- 방식상태 조사(도막두께, pin hole 시험, 페인트 부착력 시험 등)

- 용접결함 검사 -> R.T, M.T, U.T, P.T, V.T

- 경도 시험

- 인장강도 시험

- 피로 시험(주문주 요구에 의거 시행)

  

5. 내하력 조사 (재하시험 방법 참조)

- 강구조 부재의 변형률 측정 : strain gauge (FLA-5-11-IL(5㎜))에 의하여 조사

- 처짐 측정 : displacemen t transducer (CDD-100(10㎜))

- 변형률, 처짐, 가속도 측정 : data logger (MT-16)

- Data 분석 및 기록 : software (STA : strain & test analysis)

- 가속도 측정 : accelerometer with bult-in- electronics (393C(±2.5G))

- 기울기 측정 : accelerometer (KB-10E(10Deg)

- 증폭 장치 : signal conditioner (480A22(4CH)) 

  

6. 측정결과 종합분석 

- 구조해석

- 정ㆍ동적 응답측정치와 계산치의 비교분석

- 진동 거동파악, 사용성 검토

- 품질상태, 내구성 판정 

  

7. 종합 보고서 작성

- 내하력 평가

- 보수ㆍ보강 방안 제시

- 개축여부 판단 

     

  재하시험요령

  재하시험은 교량의 구조해석 및 안전성 평가에 있어 매우 중요한 역할을 하므로 재하시험의 과정 및 평가방법에 대하여 설명 하고자 한다.

 

1. 개요 

 각 부재의 정적하중에 의한 처짐 및 변형률을 실측하여 실측값과 이론에 의한 해석값을 비교하고 교량의 실제 내하력을 구할 수 있는 정적 재하시험과 차량 주행시 교량에 발생하는 응력 및 변위 이력 등을 측정 분석하여 차량 주행시 발생하는 충격의 정도와 교량의 동적인 특성을 파악하기 위하여 동적 재하시험을 병행하여 실시하여야 한다.

  

2. 시험용 재하 차량 

- 시험용 재하차량은 설계최대 통행차량 + 적재중량이 각 등급 교량의 총 통과 적재

- 하중의 60% 이상으로 하고 아래에 1등급 교량일 때의 "예"를 표시한다

 [통과하중 43TON인 1등급 (차량자중 + 적재중량) 교량일 때 재하시험용 차량의 예]

  

3. 시험경간 선정 

- 시험경간은 주형의 손상상태, 신축이음의 상태, 교량 받침상태, 보수 및 보강이력등을 고려하여 종합적으로 가장 취약한 1 개 경간을 선택함을 원칙으로 하되 교량 총연장에 따라 시험경간 개소를 증가시킬 수 있다.

- 상부구조가 2개 이상의 형식으로 구성되었거나 연속교와 단순교의 조합으로 구성된 경우, 형식별로 1개 경간을 선정하여 재하시험을 실시함을 원칙으로 한다. 단 주형식 이외의 나머지 형식의 일부로 분류 가능하거나 손상 및 노후상태, 하부구조상태, 구성비율, 보강이력 등을 고려할 때 재하시험의 필요성이 명백히 없는 경우는 예외로 한다.

- 국부적 충돌사고 및 손상, 일부경간의 보강효과 검증 등 특수한 목적을 위한 재하시험은 예외로 한다.

- 재하위치는 교량에서 제일 하중을 많이 받는 위치(1/2 지점) 또는 제일 위험한 부재에 설정한다.

 

  4. 계측기 및 센서의 부착 

- 본 교량의 설계하중, 총연장, 경간장, 상부구조형식, 교폭 및 시험목적에 따라 시험의 종류- 센서 및 계측기의 종류, 부착위치 및 수량, 재하하중, 시험회수 등을 결정한다.

- 계측기와 센서는 압축, 인장 휨변형률, 전단 변형률, 최대처짐, 진동 및 동적특성, 균열거동 등을 계측하기 위하여 부착한다.

- 본 교량에 부착되는 계측기와 센서의 부착수량은 앞서 도면에 명시된 곳과 같이 시행하고 슬래브교의 경우 시험 트럭의 축 간 거리 간격만큼 이격시켜 전폭에 대하여 계측기와 센서를 부착함을 원칙으로 하며, 특수 교량이나 박스교의 경우는 시험 목적에 맞게 결정한다.

- 연속교의 경우 하중 영향범위를 고려하여 정, 부 모멘트부에 공히 계측기와 센서를 부착하여야 한다.

- 슬래브상부에 센서를 부착할 경우 직사광선, 습기, 이물질에 의한 손상 및 간섭을 받지 않도록 별도의 방습 및 보호처리를 하여야 한다.

- 1개소에 부착하는 계측기와 센서는 항상 2조로하여 측정결과를 상호 비교할 수 있어야 한다.

  

5. 재하하중 선택

 - 재하하중은 교량 설계하중의 60% 범위에서 전륜/후륜의 축중비가 도로교시방서 규정을 크게 벗어나지 않는 범위에서 토사를 적재한 덤프트럭을 사용한다. 단 교량의 노후 및 손상 정도가 심하여 재하시험으로 추가적인 손상이 우려되는 경우는 예외로 한다.

- 재하시험용 덤프트럭은 성능이 양호한 차량을 선택하여야 하며, 2차선 교량의 경우는 1대, 4차선 이상의 교량은  2대를 교폭 방향으로 동시재하 시킨다. 2대의 덤프트럭이 사용되는 경우 트럭간 총중량의 차이는 ±5% 이내여야 한다.

  

6. 재하시험 계획 

- 재하시험 시기는 교량의 주변여건, 교통량, 보행자의 안전 등 경제적, 사회적 손실을 고려하여 교통통제의 영향이 적은 시간대를 선정한다.

- 우천시나 대기온도가 계측기의 작동범위를 벗어날 때는 재하시험을 실시하지 아니한다.

- 콘크리트교의 경우 재령 56일 이전에는 재하시험을 실시하지 아니한다.

- 초기 재하시험은 차량 통제 개시일 전에 실시하여 그 결과를 기록 관리하고 추후 교량의 거동에 관한 계측 결과와 비교하여야 한다. 

 7. 안전계획 

- 재하시험원 및 교통 통제원은 주, 야간 모두 육안식별 가능한 복장을 착용하여야 한다.

- 차량의 안전운행을 위하여 각종 교통통제용 입간판, 비상조명등, 보조장비를 설치하여 운영한다.

- 재하시험 종료 후 부분적으로 훼손된 교량표면을 원상 복구하여야 한다.

 

8. 정적 재하시험 

 교량의 설계시 예측한 초기거동은 공용기간이 장기화됨에 따라 재료의 내구성 감소 및 구조적 노후로 점차 건전성이 저하되어 간다. 따라서 교량 각 부재의 정적하중에 의한 처짐 및 변형률을 실측하여 대상교량의 실제거동을 분석하고 실측값과 이론에 의한 해석값을 비교하여 교량의 실제 내하력을 구할 수 있다. 교량의 정적재하시험은 다음과 같은 목적에 따라 측정위치, 시험차량의 재하위치 등을 결정하여 정적처짐과 정적변형률을 측정한다.

⒤중립축 위치 결정

⒤하중의 횡분배

⒤주형과 바닥판과의 합성작용

⒤부재의 강성

⒤응력 및 처짐의 영향선

⒤계산응력과 측정응력의 비교

⒤계측센서에 나타난 거동에 대한 분석

  

◎ 시험방법

1-1) 재하시험은 재하차량 이외에 일반 차량이 완전히 통제된 상태에서 실시한다.

1-2) 재하경우별로 시험경간에 재하차량을 포함한 하중이 일체 재하되지 않은 상태에서 초기값을 설정한다.

1-3) 시험 차량 재하 후 상부구조에 진동, 소음, 충격 등 측정 결과에 영향을 미칠 수 있는 일체의 영향요소들이 소멸된 다음 측정을 시작한다.

1-4) 재하경우별로 3회 이상의 반복 측정을 실시함을 원칙으로 한다.

1-5) 4차선 이상의 교량인 경우 재하경우별로 초기값 설정후, 1대 재하, 교폭방향 2대 동시 재하로 구분하여 측정한다.

 

◎ 정적처짐 정적처짐의 측정 위치는 대상교량의 규모와 재하시험의 목적에 따라 결정한다. 각 주형의 지간 중앙에는 반드시 측점을 설치하고 필요에 따라 경간의 1/4 지점, 3/4 지점 (또는 1/3 지점, 2/3 지점) 등 측점수를 증가시킨다.

 

◎ 정적변형률

정적변형률의 측정위치는 측정의 결과로부터 부재단면력 및 응력분포를 알 수 있도록 결정한다.

3-1) 단순교의 경우 최대 휨모멘트가 발생하는 단면의 상부, 하부 및 변형률 게이지를 부착한다.

3-2) 연속교의 경우 최대 정, 부 휨모멘트가 발생하는 단면의 상부, 하부 및 복부에 변형률 게이지를 부착한다.

3-3) 주형 지점부의 전단 변형률을 측정하기 위하여 로제트 게이지를 부착한다.

3-4) 합성주형의 경우 콘크리트 바닥판과 주형의 합성거동을 검토하기 위하여 최대 모멘트가 발생하는 단면의 상부 플랜지 부분과 이와 접하는 바닥판에 변형률 게이지를 부착한다. 

  

9. 동적재하시험

 교량의 동적 재하시험은 크게 두가지로 분류할 수 있다. 시험차의 주행에 따른 동적응답으로부터 실제 교량의 충격 계수 및 진동 평가를 위한 시험이 있다.

◎ 차량 주행 시험

1-1) 특수한 목적을 제외하고 동적재하 시험은 재하차량 이외에 일반차량이 완전히 통제된 상태에서 실시한다.

1-2) 정적재하시험용 계측기와 동적 재하시험용 계측기가 상이한 경우 계측기의 측정오차를 검정하기 위하여 동적재하 시험용 계측기를 사용하여 정적 재하시험과 동일한 1개 재하 경우를 선택하여 정적재하 시험을 실시한다.

1-3) 시험차량의 주행 속도는 의사 정적하중인 최저 5㎞/h에서 설계최고속도 까지로 하되, 접속도로의 선형, 노면상태, 차량 통제 현황등이 허락되지 않을 경우에는 예외로 한다.

1-4) 주행속도별로 상행차선과 하행차선에서 각각 동일 속도의 주행시험을 실시한다.

1-5) 측정결과를 이용하여 교량의 충격계수, 동적변형률, 가속도, 진동주기, 여진동, 고유진동수 등과 같은 교량의 동적 특성 을 분석한다.

  

◎ 동적특성 시험

2-1) 교량의 동적 특성 즉 고유진동수, 감쇠율, 모드형상을 구하는 시험으로써 상시 미진동, 주행차량에 의한 거동, 가진기에 의한 진동 등을 가속도계 및 변위계로 측정하는 시험이다.

2-2) 장대교의 경우 내진안전도, 내풍안전도를 평가함에 있어 대상교량의 동 특성이 기본 자료로 활용되며 공용중인 교량에서 기간 경과에 따른 동 특성의 차이는 교량의 손상 정도를 평가하는데 사용될 수 있다. 

  

10. 재하위치 및 주행속도 

 - 재하위치 : 1/2경간 - Load Case별 재하위치

No.

방 법

속 도

Remaek

1

무재하

 

 

2

정재하

 

 

3

동재하

10 km/h

 

4

동재하

30 km/h

 

5

동재하

60 km/h

 

6

동재하

40 km/h

급제동

7

동재하

80 km/h

 

 

 

 11. 내하력 평가

 ◎ 정적내하력 평가방법

☞ 주요 측정사항 및 측정센서 설치방법

- 정적 변형률 : 내하력 검사에 유용하게 이용될 수 있는 각 교량의 형태별 strain gauge 부착위치 및 측정시점 등에 대한 방법을 기존의 자료와 연구실내에서의 computer simulation을 이용하여 결정한다.

- 정적 처짐 : 교량의 정적 내하력 평가에 있어서 장대교의 경우 문제가 되는 정적처짐 측정을 위한 dial gauge의 부착을 용이하게 하는 방법 혹은 이를 대치할 수 있는 방법을 자료 및 실제시험에 의하여 모색한다.

- 지점 반력 : 주기적 계측방법의 일환으로 지점반력을 제공할수 있는 load cell에 의한 교량 시공당시의 설치 방법 및 위치를 결정한다.

- 케이블 장력 : 사장교나 현수교에 있어서 문제가 되는 케이블의 장력을 효율적으로 구하기 위한 측정센서와 그 부착위치 그리고 설치방법에 대한 오차를 극소화 시킬 수 있는 방법을 기존의 자료와 수치해석을 통하여 결정한다.

 

◎ 동적 내하력 평가방법

☞ 주요 측정사항 및 측정센서 설치방법

- 가속도 : 기존의 자료와 컴퓨터 모의해석에 의해 내하력 검사에 유용한 가속도 측정을 위한 측정 기자재, 측정 방법 및 측정 위치를 결정한다.

- 동적 변형률 : 동적 변형률을 측정하여 가속도 및 동적변위 측정결과와의 상관관계를 비교하여 이에 따라 동적 변형율의 내하력검사에 대한 유용성을 파악하고 이용하도록 한다.

- 동적 변위 : 구조물의 동특성중 대표적인 동적변위를 측정하여 유용성을 검토하고 가속도 및 동적 변형율과의  계정립 내지는 허용치에 대하여 검토한다.

  

12. 구조계산

 대상 교량에 대한 기본내하력을 평가하기 위하여 구조해석 프로그램의 여러종류 또는 유한요소 모델링을 이용한 구조해석을 행한다. 구조해석은 사하중과 두종류의 시험하중 및 설계하중의 재하에 따른 각 부재의 응력 및 처짐등을 계산하고, 이에 따른 기본 내하력을 기초로 공용내하력을 추정한다.

 

  

터널

 1. 터널외부 외관조사

 - 옹벽 및 출입구 구조물 안전성 검토

- 터널상부 지표, 지질조사

- 수목 상태조사

- 터널 인접시설물 변동, 붕괴여부 판단

- 주변매설물 설치조사

- 도수로, 배수로 점검 

  

2. 터널내부 외관조사 

 - 터널 지반의 부등침하

- 균열, 콘크리트 탈락, 박리, 박락, 철근부식, 변형, 변위

- 누수부위

- 표면열화 조사(백태, 박리, 층분리 등 손상)

- 노면상태, 부대시설 상태

- 콘크리트 두께 및 균열깊이 조사

- 콘크리트 후면의 공극상태조사

- 충격 탄성파 시험

- 종단, 횡단측량

- 주위 환경조사(조명, 환기 등)

- 교통량 조사(유해가스, 지하수 오염 등)

- 진동 및 소음 측정

  

3. 콘크리트 품질시험

 - 반발경도 시험

- 초음파 시험(저주파에 의한 탄성, 밀도, 포아송비 등)

- 철근상태 조사(배근, 직경, 부식상태 등)

- 중성화 시험

- 압축강도 시험

- 염분량 시험

- 탄성 계수 측정 철근 인장강도 시험

- 배합비 분석

- 흡수율 조사

  

4. 지표, 지질, 지반조사

 - 지표, 지질조사(boring)

- 지반탐사(G.P.R)

- 공내 재하시험

- 암석 물성시험

- 암반 투수시험

- 토질시험

- Impedance test 

 5. 현장 측정결과 종합분석

 - 손상원인 분석

- 구조적 안전성(구조해석) 평가

- 사용성 검토

- 품질 상태, 내구성 판정

 

*  항만

항만은 선박이 안전하게 정박할 수 있는 수역을 가지고 있는 동시에 승객과 화물을 신속히, 안전하게 싣고, 내릴 수 있으며, 이들의 승객과 선화를 후방지역으로 수송할 수 있는 교통시설과 일시 저장할 수 있는 창고, 야적장 등의 시설을 가진 것을 말한다. 시설의 위치 및 기능에 따라 항만의 기본시설을 분류하면 다음과 같다.

 

   가. 수역시설 : 항로, 박지, 회선장

   나. 외곽시설 : 방파제, 방사제, 방조제, 도류제, 갑문, 수문, 호안 등

   다. 계류시설 : 안벽, 물양장, 잔교, 돌핀, 선착장, 램프 등

   라. 임항교통시설, 여객시설, 보관시설, 화물정리시설

  

위의 각종 시설 중 “시설물의안전관리에관한특별법” 및 동시행령에 의하여 안전점검 및 정밀안전진단 대상으로 규정된 항만 시설은 1종 시설물에 갑문 및 50,000 DWT 이상의 말뚝구조 계류시설, 200,000톤급 이상의 계류시설 및 그 부대시설, 2종 시설물은 10,000 DWT 이상의 계류시설로서 1종 시설물에 해당하지 아니하는 계류시설로 한정하고 있다.

  

항만 현장의 정밀안전진단 업무흐름도

1. 사전조사

 - 현장답사 및 문제점파악

- 관련자료 수집

  

2. 현장 조사 계획수립

 - 조사계획 수립 및 검토

- 조사 준비 및 착수

  

3. 조사와 테스트

 1) 외 관 상 태 조 사

  - 콘크리트 구조물

  - 강재 구조물

  - 기계/전기설비 및 부대시설

2) 내 구 성 조 사

  - 콘크리트 강도, 중성화, 염화물함량, 철근탐사 등

  - 각종 기기 작동시험, 소음진동측정 등

3) 내 하 력 조 사

  - 토질조사 및 시험

  - 침하, 변위 등의 계측

  

4. 조사결과 검토 및 분석

 - 조사결과 정리 및 기록

- 손상 및 결함 원인분석

  

5. 평가

 1) 상 태 평 가

  - 사용성, 내구성 검토

  - 상태평가등급 부여

2) 안 전 성 평 가

  - 내하력 검토 및 분석

  - 안전성평가등급 부여

  

6. 종합평가

 - 상태 및 안전성평가 비교

- 종합평가등급 부여

 7. 보수/보강방법 제시

 - 보수 / 보강 방안 비교검토

- 최적 보수 / 보강 방법 결정

 

8. 보고서작성

 - 진단내용 및 결과 정리

- 특별유지관리사항 제시




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