교량 재하시험

교량 재하시험

교량 재하시험은 실제 하중을 가해 처짐, 변형률, 진동을 측정하는 시험이다.

측정 결과를 해석 결과와 비교해 구조물의 실제 거동과 안전성을 판단한다.

정밀안전진단에서 설계도서만으로 판단하기 어려운 실제 거동을 확인하는 수단이다.

정적·동적 구분

정적재하시험과 동적재하시험은 목적이 다르므로 구분해야 한다.

정적재하시험은 정하중을 단계적으로 가해 처짐, 변형률, 잔류변위를 측정한다.

동적재하시험은 차량 주행이나 충격으로 진동을 일으켜 고유진동수와 감쇠비를 구한다.

두 결과를 함께 써야 교량의 실제 거동을 종합적으로 판단할 수 있다.

재하시험 절차

재하시험은 계획, 계측 설치, 단계 재하, 제거, 판정 순서로 진행한다.

계획에서는 대상 부재, 하중 크기, 이론 계산값을 정하고 계측기를 교정한다.

하중을 단계적으로 올리며 단계마다 응답을 측정하고, 최대 하중에서 응답이 안정될 때까지 유지한다.

하중을 내린 뒤 남는 잔류변위를 측정한다.

측정값을 이론값과 비교해 탄성 거동, 강성, 내하력을 판정한다.

잔류변위비 계산

잔류변위비는 잔류처짐을 최대 처짐으로 나눈 값이다.

가상의 30m 거더에서 최대 처짐 12mm, 잔류처짐 1.5mm가 측정되었다고 가정한다.

그러면 잔류변위비는 1.5를 12로 나누고 100을 곱해 12.5%가 된다.

허용 여부는 시험 계획과 기준서에 따라 판정한다. 본 예제는 계산 절차만 보인다.

동적재하시험

동적재하시험은 충격이나 진동을 가해 자유진동 응답을 얻는 방법이다.

자유진동의 주기와 진폭 감소율로 고유진동수와 감쇠비를 구한다.

고유진동수는 질량과 강성으로 정해지므로, 강성이 줄면 값도 낮아진다.

감쇠비는 진동이 시간에 따라 줄어드는 정도를 나타내는 무차원 비율이다.

흔한 실수

가장 흔한 실수는 정적 시험과 동적 시험의 목적을 섞는 것이다.

정적 시험은 처짐과 변형률로 내하력을 확인하고, 동적 시험은 고유진동수와 감쇠비로 동특성을 확인한다.

계획서에는 재하 위치, 단계, 계측 항목, 허용 기준까지 포함해야 한다.

정리

지금까지 본 교량 재하시험의 핵심을 정리한다.

재하시험은 실제 하중에 대한 응답을 측정해 내하력과 설계 가정을 확인하는 시험이다.

잔류변위비와 허용 기준으로 판정해 보수, 제한, 교체 등 조치를 결정한다.