• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권11호
• /
• pp.594-603
• /
• 2018

최근 계측 기술의 발달에 따라 종래의 복잡하고 시간 소모적인 현장 계측분석 작업을 단순하고 편리하게 만드는 작업이 가능해지고 있다. 이런 배경에서 이 논문에서는 최소화된 계측 및 신호처리를 통해 상시진동 케이블의 장력을 추정하는 문제에 대해 연구하였다. 최소화 계측 방법으로는 저가 영상장비로 촬영된 동영상만을 이용하는 영상 변위 계측을 구상하였다. 또한 이로 인한 유효 주파수 대역 부족 문제의 해결을 위해 미러 주파수를 이용한 고유진동수 추정 방법을 제시하였다. 더불어 현장 사용 성능과 관련한 상시진동 문제를 처리하기 위해 신호처리 및 고유진동수 추정법으로 FDD 방법이 채택되었다. 제안된 최소화 계측 시스템과 미러 주파수 개념의 특성 및 FDD 방법의 적용성을 보기 위하여 사장교 모형을 이용한 실험적 연구가 수행되었다. 실험 결과는 상시진동을 위한 FDD 방법이 최소화 시스템을 이용한 고유 진동수 판별에서도 효과적으로 잘 작동됨을 보여 주었다. 또한 미러 주파수 개념은 저속촬영에 따라 왜곡된 신호에서도 고주파수 영역에 있는 고유진동수 추정이 가능함을 보여 최소화 시스템의 한계돌파에 효과적임을 보여 주었다. 결론적으로 실험결과는 제안된 최소화 계측 및 신호처리 시스템이 상시진동 케이블 장력 추정에 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.136-142
• /
• 2008

최근 케이블을 이용한 현수교 또는 사장교 형식의 교량들이 건설되고 있다. 이러한 교량에서 자동차 충돌등의 사고에 의한 교량위 화재로 손상을 받는 경우가 종종 발생되고 있으나, 화재에 의한 교량구조물의 안정성에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 국도확장사업구간에 시공되고 있는 사장교 교량을 대상으로 하여, 상용소프트웨어인 Solid Works 2007을 사용하여 모델링하고, COSMOS FloWorks 2007소프트웨어에 의한 열전달 해석 및 열응력 해석을 통하여 와이어, 교량위 화재 발생시 와이어, 사재방재 파이프 및 그 주변에 대한 사재방재케이블의 안전을 검토 하였다. 해석변수로는 열원의 온도, 방호책과 열원사이의 거리, 풍속, 스텐인레스강관 끝단의 높이를 사용하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.70-70
• /
• 2011

사장교의 적용지간이 증가하여 초장대화하면서 구조안전성을 확보하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 본 연구에서는 현재까지 시도된 적이 없는 주경간 1,200m 사장교의 내풍안정성을 검토하기위하여 3차원공탄성 모형을 제작하고 풍동실험을 수행하였다.(그림1 참조) 실험대상 구조물은 내풍안정성 증대를 위해 유선형 박스거더를 채용하고 케이블이 거더와 함께 비틀림에 저항하도록 2면 케이블을 적용하였다. 구조적인 측면에서는 보강형 자중감소를 위해 전경간을 강박스로 계획하였으며 측경간에 부반력제어를 위한 Counter Weight을 적용하였다. 실험대상 구조물은 완성계, 가설계95%, 가설계50%, 가설계45%로 모형을 해체하면서 진행하였고 가설단계 별로 내풍케이블의 수량과 형상을 달리하여 내풍안정성 개선효과를 확인하고자 하였다. 3차원 풍동실험 결과 완성계에서 교량의 안전성에 심각한 문제를 발생시킬 수 있는 와류진동, 플러터, 버페팅과 같은 유해한 진동현상이 발견되지 않았으며, 시공중 내풍안정성 확보를 위하여 대상교량에 내풍케이블을 설치하고 내풍케이블의 수량 및 배치형상에 따른 진동제어 효과를 검토하였다. 본 실험은 현재 풍동실험 요소기술을 이용하여 1,200m급 사장교 풍동실험을 수행하였고 이에 따라 교량이 초장대화 되면서 스케일다운에 따른 보강형질량, 케이블 간격 등 실험모형 제작상 문제점을 확인 할 수 있었으며 이러한 경험을 토대로 향후 1,000m 이상급 초장대 사장교 내풍설계를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제17권3_4호
• /
• pp.393-408
• /
• 2004

There exists a clear need to monitor the performance of civil structures over their operational lives. Current commercial monitoring systems suffer from various technological and economic limitations that prevent their widespread adoption. The wires used to route measurements from system sensors to the centralized data server represent one of the greatest limitations since they are physically vulnerable and expensive from an installation and maintenance standpoint. In lieu of cables, the introduction of low-cost wireless communications is proposed. The result is the design of a prototype wireless sensing unit that can serve as the fundamental building block of wireless modular monitoring systems (WiMMS). An additional feature of the wireless sensing unit is the incorporation of computational power in the form of state-of-art microcontrollers. The prototype unit is validated with a series of laboratory and field tests. The Alamosa Canyon Bridge is employed to serve as a full-scale benchmark structure to validate the performance of the wireless sensing unit in the field. A traditional cable-based monitoring system is installed in parallel with the wireless sensing units for performance comparison.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
• /
• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.197-202
• /
• 2008

한국토지공사는 주거, 금융센터, 리조트 시설, 쇼핑 몰, 관광과 스포츠 시설을 포함하는 대규모 단지계획으로서 인천 청라지구를 계획하고 있다. 대규모 단지 (1780만$m^2$)중에 하나가 건설 중이다. 전체지역을 6개의 지역으로 구분하고 6개의 보석 명칭(크리스탈, 샤파이어, 루비, 에머랄드, 자드, 진주, 다이아몬드)들을 부여하고 있다. 한국토지공사는 3개의 주거 단지에 그 지역을 대표할 수 있는 다양하고 특별한 형태와 구조 시스템을 요구하였다. 본인은 이러한 구조형태의 인도교를 소개하고자 한다. 4개의 사장교 뿐만 아니라, 아치교과 트러스교들이 계획되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제7권2호
• /
• pp.247-261
• /
• 2003

The technique of posttensioning has been used successfully to improve the performance of existing concrete structures. However, very few applications of this technique can be found in steel structures. Posttensioning by means of high strength cable or bar can be used to effectively increase the working load capacity of Truss Bridges. The benefits of posttensioning trusses can be achieved in strengthening of existing structures as well as in the design of new structures. In this paper, the elastic behavior of posttensioned trusses with straight and draped tendon profiles is examined. For the analysis of posttensioned trusses in the elastic range of behavior, two methods are presented, namely, the flexibility method and the mixed-method, i.e., a combination of the stiffness and flexibility methods. Using the presented methods, the effects of design variables such as the tendon profile, truss type, prestress force, and tendon eccentricity on the working load and deflection of trusses are studied. The results show that the allowable load of truss increases proportionally with increase in prestress force and eccentricity. Posttesioning enlarges the elastic range, increases redundancy, and reduces deflection and member stresses. Thus, the remaining life of a truss bridge can be increased relatively inexpensively.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제19권3호
• /
• pp.615-633
• /
• 2015

Composite steel-concrete beams are used frequently in situations where axial forces are introduced. Some examples include the use in cable-stayed bridges or inclined members in stadia and bridge approach spans. In these situations, the beam may be subjected to any combination of flexure and axial load. However, modern steel and composite construction codes currently do not address the effects of these combined actions. This study presents an analysis of composite beams subjected to combined loadings. An analytical model is developed based on a cross-sectional analysis method using a strategy of successive iterations. Results derived from the model show an excellent agreement with existing experimental results. A parametric study is conducted to investigate the effect of axial load on the flexural strength of composite beams. The parametric study is then extended to a number of section sizes and employs various degrees of shear connection. Design models are proposed for estimating the flexural strength of an axially loaded member with full and partial shear connection.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제6권3호
• /
• pp.263-275
• /
• 2010

In the last decade, wireless sensor networks have emerged as a promising technology that could accelerate progress in the field of structural monitoring. The main advantages of wireless sensor networks compared to conventional monitoring technologies are fast deployment, small interference with the surroundings, self-organization, flexibility and scalability. These features could enable mass application of monitoring systems, even on smaller structures. However, since wireless sensor network nodes are battery powered and data communication is the most energy consuming task, transferring all the acquired raw data through the network would dramatically limit system lifetime. Hence, data reduction has to be achieved at the node level in order to meet the system lifetime requirements of real life applications. The objective of this paper is to discuss some general aspects of data processing and management in monitoring systems based on wireless sensor networks, to present a prototype monitoring system for civil engineering structures, and to illustrate long-term field test results.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제77권1호
• /
• pp.1-17
• /
• 2021

The influence of prestress force on the fundamental frequency and static deflection shape of uncracked Prestressed Concrete (PC) beams with a parabolic bonded tendon was examined in this paper. Due to the conflicts among existing theories, the analytical solutions for properly considering the dynamic and static behavior of these members is not straightforward. A series of experiments were conducted for a total period of approximately 2.5 months on a PC beam made with high strength concrete, subsequently and closely to the 28 days of age of concrete. Specifically, the simply supported PC member was short term subjected to free transverse vibration and three-point bending tests during its early-age. Subsequently, the experimental data were compared with a model that describes the dynamic behavior of PC girders as a combination of two substructures interconnected, i.e., a compressed Euler-Bernoulli beam and a tensioned parabolic cable. It was established that the fundamental frequency of uncracked PC beams with a parabolic bonded tendon is sensitive to the variation of the initial elastic modulus of concrete in the early-age curing. Furthermore, the small variation in experimental frequency with time makes doubtful its use in inverse problem identifications. Conversely, the relationship between prestress force and static deflection shape is well described by the magnification factor formula of the "compression-softening" theory by assuming the variation of the chord elastic modulus of concrete with time.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제30권6호
• /
• pp.583-599
• /
• 2022

In this paper, a multi-objective wireless sensor network configuration optimization method is proposed. The proposed method aims to determine the optimal information and lifespan wireless sensor network for structural health monitoring of large-scale infrastructures. In particular, cluster-based wireless sensor networks with multi-type of sensors are considered. To optimize the lifetime of the wireless sensor network, a cluster-based network optimization algorithm that optimizes the arrangement of cluster heads and base station is developed. On the other hand, based on the Bayesian inference, the uncertainty of the estimated parameters can be quantified. The coefficient of variance of the estimated parameters can be obtained, which is utilized as a holistic measure to evaluate the estimation accuracy of sensor configurations with multi-type of sensors. The proposed method provides the optimal wireless sensor network configuration that satisfies the required estimation accuracy with the longest lifetime. The proposed method is illustrated by designing the optimal wireless sensor network configuration of a cable-stayed bridge and a space truss.