• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제18권6호
• /
• pp.60-71
• /
• 2014

대표적인 장대교량 형식인 사장교는 공용 중에 케이블 손상이 발생하는 경우 전체 구조계의 손상을 유발할 수 있으므로 신속한 유지관리가 필요하다. 손상발생 이후 대응시간을 가능한 단축하기 위해서 손상신호로부터 직접 이상거동을 판단할 수 있는 알고리즘에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이상거동 감지 알고리즘의 정확도를 향상시키기 위해서는 구조물의 다양한 손상에 대한 충분한 양의 계측결과가 필요하다. 그러나 공용중인 교량에 손상을 주어 이상거동을 계측할 수 없으므로 수치적인 방법으로 이상거동을 모사하는 것이 효율적인 대안이 될 수 있다. 사장교 케이블의 손상을 모사하는 지금까지의 연구는 케이블의 강성변화를 단순한 장력변화로만 모사하여 해석하는 방법이 주를 이루었다. 이러한 해석방법은 설계목적의 정밀도는 확보할 수 있지만 케이블의 손상에 의한 구조물의 정확한 응답을 재현하지 못한다. 본 연구는 사장교의 손상을 모사하기 위해 강성 및 질량의 변화를 고려하는 직접적분법 Gradual Bilinear Method (GBM)을 제안하고 해석프로그램을 개발하였다. 개발된 해석방법을 단순모델을 이용하여 검증하고 실제 사장교모델을 이용하여 손상시각 및 손상지연시간에 따른 응답의 변화를 관찰하였다. 수행된 연구결과는 향후 건축/대형구조물의 안전관리를 위한 고정밀도 이상거동 감지알고리즘을 개발하고 검증하는데 활용될 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제13권3호
• /
• pp.11-19
• /
• 2009

최근 대형구조물의 유지관리에 대한 관심이 커지고 있으며 자연재해, 구조물의 노후 등으로 구조적 안전성의 검토가 요구되는 대형구조물의 수가 급증하고 있는 실정이다. 실제 사용하고 있는 구조물의 구조적 특성은 최초 설계 당시의 특성과 차이점을 보이는 것이 일반적이며 부재의 균열 및 구조물의 노후화 등으로 인한 강성저하에 의하여 구조물의 동특성에 변화가 나타날 수 있다. 구조물의 동특성의 변화를 관찰하면 손상의 위치를 파악할 수 있으며 정량적 평가 또한 가능하다. 교량, 건물 등 구조물 모니터링에 사용되는 대표적 계측장비가 동적계측기이다. 현재 구조용 동적계측기는 각 센서와 계측기를 1:1로 연결하는 방식을 취하고 있어 많은 케이블 작업을 필요로 하기 때문에 센서를 부착하지 않고 원거리에서 진동을 측정하는 방법이 필요하다. 구조물의 동적응답 계측을 위하여 적용 가능한 비접촉식 방법으로는 레이저의 도플러효과 및 GPS를 이용하는 방법 등이 있으나 비경제적이기 때문에 교량구조물에 적용하기에 보편적이지 못하다. 그러나 영상 이미지를 이용하는 방법은 경제적이며 접근이 어려운 구조물의 진동 및 동특성 추출에 적합하다. 기존에 도 센서를 대신하여 카메라의 영상신호를 이용하는 연구가 수행되었으나 구조물에 부착된 target의 한 지점을 기록한 후 이미지 처리기법 을 이용하여 변위응답을 측정하는 방법으로서 측정 대상이 비교적 국한적일 수 있다. 그러므로 본 연구에서 제안한 DIC(Digital Image Correlation)기법을 이용한 다중 변위응답 측정기법을 검증하기 위하여 실내모형실험을 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제7권2호
• /
• pp.79-88
• /
• 1987

본(本) 연구(硏究)는 체계신뢰성방법(體系信賴性方法)에 기초(基礎)하여 R.C. 도로교(道路橋) 상부구조(上部構造)의 체계신뢰성(體系信賴性) 모형(模型)을 제안(提案)하는데 주안점을 두고 있다. R.C. T 항교(桁橋)에서 두개의 인접거어더가 파괴될때 상부구조(上部構造)가 극한내하력상관(極限耐荷力狀觀)에 도달된다는 근사적인 가정(假定)하에 Level 2 체계모형화(體系模型化)시켜 병직렬(並直列)(parallel-series)체계(體系)의 파괴확률(破壞確率)을 구(求)하는 점추정(點推定) 해법(解法)을 실용적(實用的)인 쳬계신뢰성(體系信賴性) 해법(解法)으로 제안(提案)하였다. 제안(提案)된 체계신뢰성모형(體系信賴性模型)을 실제(實際) 보존교량(보存橋梁)에 적용(適用)하여 각(各) 파괴요소(破壞要素) 및 破壞(破壞)모드간(間) 상관계수(相關係數)의 변화(變化)에 따른 쳬계신뢰성(體系信賴性)의 예민도(銳敏度) 분석(分析)을 행(行)하였으며 요소신뢰성(要素信賴性)과 체계신뢰성(體系信賴性)의 관계(關係)도 고찰(考察)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 제시(提示)하는 점추정방법(點推定方法)에 의한 체계신뢰성(體系信賴性)은 Ditlevsen 구간해(區間解)의 평균치(平均値)에 해당하는 안전측해(安全側解)를 나타내었다. 또한 체계신뢰성(體系信賴性) ${\beta}_s$는 각(各) 파괴요소(破壞要素) 및 파괴(破壞)모드간(間) 상관계수(相關係數)의 변화(變化)에 대단히 예민(銳敏)하게 변화(變化)하는 것을 알수 있었다. 본(本) 연구(硏究)에서 제시(提案)한 체계신뢰성(體系信賴性) 모형(模型)에 의한 근사해법(近似解法)으로 실제(實際) 보존교량(보存橋梁)의 체계신뢰성(體系信賴性)을 해석(解析)하고 요소신뢰성(要藥信賴性)과의 차이(差異)를 비교(比數)하였으며, 아울러 체계목표신뢰성(體系目標信賴性) 개념에 기초(基礎)한 신뢰성규준(信賴性規準)의 검정방향(檢定方向)을 제시(提示)하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.148-156
• /
• 2018

교량 구조물 거동의 건전성 평가는 하중재하-처짐의 정적특성과 충격계수와 고유진동수 등의 동적특성으로 평가하는 것이 일반적이며, 이를 수치해석적 방법으로 비교 분석하는 것이 합리적인 방법이라 할 수 있다. 사용하중에 대한 거동은 탄성영역에서 이루어지므로 실물구조체와 수치해석의 결과는 일체성을 보이지만, 동적특성의 경우 특히, 진동학적 분석에 있어서는 구조물의 기하형상과 사용재료의 이질성에 기인하여 실물 구조체의 결과와 다소 차이를 보인다. 이러한 오차를 수렴시키기 위하여 본 연구는 실물 모형체의 실험결과를 바탕으로 다양한 수치해석적 모델을 제시하고 그 예민도를 분석함으로써, 교량 구조물 평가를 위한 실용적인 모델링 기법을 도출하여 안정적인 예비 해석 결과를 제공하는데 그 목적이 있다. 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장재를 환산단면으로 치환한 모델을 기반으로 긴장재의 탄성적 특성을 반영한 모델과 수정된 탄성계수를 적용한 모델의 고유진동수가 실물 모형체의 그것과 가장 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권9호
• /
• pp.6325-6332
• /
• 2015

곡선 박스 거더의 뒤틀림은 곡률 효과로 인하여 직선 박스 거더에 비하여 더욱 취약하지만, 국내 설계기준에서는 곡선 박스 거더의 중간 다이아프램 간격을 제시하고 있지 않다. 본 연구에서는 직선 및 곡선 박스 거더의 선형 유한요소해석을 통하여 뒤틀림 응력을 고려한 중간 다이아프램의 간격에 대한 연구를 수행하였다. 해석에 이용한 대상 교량은 단경간곡선 박스 거더로써, 기존에 우리나라에서 건설되고 있는 교량의 데이터를 바탕으로, 매개변수는 중간 다이아프램의 개수 1-6개, 곡률중심각은 0-30도, 지간장은 30m 및 60m, 플랜지의 폭과 높이는 2, 3m로 선정하였다. 휨-뒤틀림 응력비는 5%, 10%, 15%, 20%인 경우에 대해서 직선 및 곡선 박스 거더의 곡률 중심각 및 뒤틀림 응력비에 따른 적정 중간 다이아프램의 간격을 제시하였다. 또한, 해석 결과와 설계기준과의 비교를 통하여, 제안된 중간 다이아프램의 적합성을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제34권5호
• /
• pp.301-308
• /
• 2021

사회기반 시설물의 노후화에 대응해 이상 징후를 파악하고 유지보수를 위한 최적의 의사결정을 내리기 위해선 디지털 기반 SOC 시설물 유지관리 시스템의 개발이 필수적인데, 디지털 SOC 시스템은 장기간 구조물 계측을 위한 IoT 센서 시스템과 축적 데이터 처리를 위한 클라우드 컴퓨팅 기술을 요구한다. 본 연구에서는 구조물의 다물리량을 장기간 측정할 수 있는 IoT센서와 클라우드 컴퓨팅을 위한 서버 시스템을 개발하였다. 개발 IoT센서는 총 3축 가속도 및 3채널의 변형률 측정이 가능하고 24비트의 높은 해상도로 정밀한 데이터 수집을 수행한다. 또한 저전력 LTE-CAT M1 통신을 통해 데이터를 실시간으로 서버에 전송하여 별도의 중계기가 필요 없는 장점이 있다. 개발된 클라우드 서버는 센서로부터 다물리량 데이터를 수신하고 가속도, 변형률 기반 변위 융합 알고리즘을 내장하여 센서에서의 연산 없이 고성능 연산을 수행한다. 제안 방법의 검증은 2개소의 실제 교량에서 변위계와의 계측 결과 비교, 장기간 운영 테스트를 통해 이뤄졌다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.57-67
• /
• 2021

간선도로망을 효율적으로 관리하기 위해서는 도로를 통행하는 교통에 대한 최신의 정확한 정보가 지속적으로 제공되어야 한다. 중차량의 교통량 및 중량 분포를 효과적으로 얻는 방법 중의 하나가 BWIM 기법이며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구는 기존 연구와 달리 교량의 구조적 특성을 활용하여 간편하게 주행차량의 축간거리 및 중량을 추정할 수 있는 단순화된 BWIM(Bridge Weigh-In-Motion) 알고리즘을 개발하기 위해 수행되었다. 가로보가 설치되지 않은 단지간의 RC-T빔교를 연구대상으로 선정하고, 예비현장 실험을 통해 바닥판 및 주거더의 변형률 응답 특성을 확인하였다. 예비현장실험결과에 기초하여 연구대상 교량에 적합한 단순화된 BWIM 알고리즘을 도출하였다. 이 연구를 통해 도출된 BWIM 알고리즘의 타탕성 및 정확성을 현장실험을 통해 검증하였다. 검증실험 결과, 제안된 BWIM 알고리즘은 주행차량의 축간거리 및 총 중량을 3% 미만의 평균 오차를 가지고 추정하는 결과를 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.539-546
• /
• 2022

현행 시설물의 안전 및 유지관리 실시 세부지침(성능평가 편)에서는 표면부 콘크리트의 품질의 평가 수단으로 표면에 품질의 저하가 없는 건전부와 겨울철 우수나 누수 등으로 표면 손상이 발생한 비건전부에 대한 표면반발경도를 측정하고 측정값을 상대비교하여 손상도를 평가하도록 규정하고 있다. 그러나 이 판정법은 동결융해 촉진 모사환경으로부터 구한 실험 DB로 도출된 상관관계를 분석하여 제안한 방법으로 실제 현장에서 수집된 DB와 비교 검토하는 등의 현장 적용성에 대한 검토가 미흡한 채 제정되었다. 따라서 이 연구에서는 국내 21개 콘크리트 교량을 대상으로 현장 조사를 실시하고 현장 적용의 적정성을 분석하였다. 분석 결과로부터 동해 손상에 따른 건전부와 비건전부의 뚜렷한 표면반발경도의 차이를 확인할 수 있어 현행 판정법의 현장 적용이 적정함을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 표면 반발경도의 측정 위치 및 방법의 구체적인 제시에 대한 필요성을 제안하고, 전체 교량을 대상으로 할 때 동해 판정 등급에 대한 유효성에 대하여도 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권1A호
• /
• pp.55-65
• /
• 2006

이 논문에서는 캔틸레버 공법으로 시공되는 대칭형 강 사장교의 폐합해석법을 제안한다. 폐합시공 전에는 폐합단면 양쪽에서 두개의 독립적인 구조계가 성립되기 때문에 폐합단면에 적절한 단면력을 가해 주어야만 폐합단면에서 수직 처짐과 회전각에 대한 적합조건을 만족시킬 수 있다. 그러나 실제 시공에서는 폐합단면에 단면력을 재하하는 것이 거의 불가능하기 때문에 시공 중에 실제로 교량에 재하할 수 있는 외력에 의하여 적합조건을 만족시켜야 한다. 이 논문에서는 몇 개 케이블의 무응력 길이와 데릭 크레인의 인양력을 조정하여 적합조건을 만족시킬 수 있는 해석 방법을 제안한다. 적합조건식은 케이블의 무응력 길이와 크레인 인양력에 대하여 비선형이므로 Newton-Raphson 방법에 의하여 반복적으로 푼다. 케이블 부재는 탄성현수선 요소를 사용하여 모델링하였고, 주탑과 거더는 일반적인 3차원 뼈대요소를 사용하여 이산화하였다. 교량의 케이블 무응력 길이와 인양력에 대한 변위 민감도는 평형방정식을 직접 미분하여 계산하였다. 주어진 신뢰도 구간에서 시공 오차를 예측하기 위한 몬테-카를로 모사법을 제안하였다. 제안된 방법을 제 2 진도대교의 폐합시공에 적용하여 그 타당성과 효율성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권2A호
• /
• pp.119-130
• /
• 2009

구조물의 지진취약도 곡선은 최대지반가속도, 가속도 스펙트럼($S_a$) 혹은 변위 스펙트럼($S_d$)등과 같은 지진의 크기를 나타내는 다양한 수준에 대하여 정해진 손상상태를 초과할 확률을 나타내는 것으로 구조물의 내진성능과 지진위험도를 평가하는데 아주 중요하다. 본 논문의 목적은 국내 교량의 대표적인 형식의 하나인 PSC BOX 거더교에 대한 지진취약도를 분석하는 것이다. 이를 위해 실제지진기록을 사용하여 국내 내진설계기준에 적합한 인공지진을 작성하여 예제교량에 대한 비탄성 시간이력해석을 수행하여 Shinozuka 등이 제안한 방법을 사용하여 지진취약도 곡선을 작성하였다. 최대지반가속도에 비해 구조물의 손상을 나타내기에는 $S_a$와 $S_d$가 보다 적절하므로 지진취약도 곡선을 $S_a$와 $S_d$ 단위로 전환하여 나타내었다. 비탄성 시간이력해석에 의해 평가된 최대지반가속도, $S_a$, $S_d$ 단위의 취약도 곡선을 HAZUS에서 사용하는 간편식을 이용한 지진취약도곡선과 비교하여 평가하였다.