본 연구는 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBG)센서를 이용하여 캔틸레버의 수직 처짐을 산정하고 이를 통하여 횡방향 하중을 받는 말뚝기초 거동 분석을 위한 사전연구를 수행하는데 목적이 있다. 말뚝기초를 모형화한 길이 1.7 m의 정방 중공 형강 내민보를 실험실에 설치하고 실험체 측면의 상하부 표면에 4개의 센서로 다중화 된 2쌍의 FBG 센서를 설치하였다. 결과 비교를 위해 FBG 센서가 설치된 동일 위치에 전기식 게이지를 설치하였다. 하중은 고정 단에서 1.47m 지점에 엑츄에이터를 통한 변위 제어 방법으로 재하 하였다. 실험을 통해 측정된 FBG 센서의 파장변화로부터 변형률과 곡률을 산정하였고 기하학적 처짐-곡률관계와 회귀분석을 통하여 처짐을 유추하였다. FBG 센서를 통해 산정된 변형률과 처짐을 각각 전기식 게이지의 변형률 측정값, 이론 처짐값과 비교분석 하였다. 측정된 FBG 센서와 전기식 게이지의 변형률은 근사한 결과를 나타내었으며, 이론적으로 산출한 처짐과 FBG 센서로부터 도출한 처짐도 우수한 상관관계를 보였다. 실험결과를 통하여 FBG 센서를 도입한 말뚝 기초 거동분석을 성공적으로 이루어내기 위해서는 FBG 센서로 측정 가능한 한계 변위의 산정 및 증대 방안이 필요하며, 센서 오작동시 대처 방법에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다.
This paper presents a preliminary study to monitor the lateral behavior of pile foundation using multiplexed fiber Bragg grating(FBG) sensors. In the Preliminary study, an 1.7 meter long cantilever beam with the shape of square hollow box was fabricated and tested under the static loading. Four FBG sensors were multiplexed in a single optical fiber and installed into the top and bottom of the cantilever beam. The strains are directly measured from FBG sensors followed by curvature calculations based on the plane section assumption. Vertical deflections are then estimated using the regression analyses based on the geometric relationships. It has been found that excellent correlation with conventional sensing system was observed. The success of the test encourages the use of the FBG sensing system as a monitoring system for pile foundations. However, further consideration should be given in the case of the sensor malfunction for the practical purpose.
