• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권3호
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• pp.339-354
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• 2006

Hangzhou Bay Bridge spans the Hangzhou Bay and is located at Zhejiang province in the southeast seacoast of China. The total length of the bridge is 36 km. The bridge is composed of bridge approaches made up of multi-span prestressed concrete box girders and two cable-stayed bridges over the north and south navigable spans respectively. The seismic response analysis of the bridge model shows that if the navigable spans are designed as the routine earthquake-resistance system, the displacements and internal forces in pylons, piers and deckes are too large to satisfy the anti-seismic requirement of the structure. Therefore, the seismic reduction design was carried out by using viscous dampers to dissipate the kinetic energy of the structure both longitudinally and transversely. Using the vibration reduction system and aiming at the reasonable optimal goal, the purpose to reduce the seismic responses in south and north navigable spans has been achieved.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.88-94
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• 2018

국내외 현수교량 주케이블의 경우, 부식을 방지하기 위해 송기시스템을 통하여 주케이블 내부 상대습도를 보통 $40%{\pm}5%$ 이하로 유지하고 있다. 국내 주케이블 송기시스템이 설치된 현수교량의 위치는 모두 지리적으로 온난다습한 기후에 노출되는 빈도가 높은 해안지역이며, 특히나 우리나라의 해안지역은 각 계절의 온도차 및 일교차가 크기 때문에 강재 부식에 더욱 열악한 조건이다. 본 연구에서는 지역별 환경분석을 수행함으로써 보편적으로 사용하고 있는 송기시스템의 가동기준 40%가 아닌 좀 더 효율적인 지역별 송기시스템 가동 기준을 수립하는데 기초자료로 활용하고자 하였다. 최근 국내에 가장 큰 영향을 끼친 태풍 BOLAVEN(2012)과 CHABA(2016) 기간의 상대습도 분포, 분석 기간(2012~2016) 중 내습한 모든 태풍의 기간을 제외한 여름철과 겨울철의 상대습도 분포, 기온과 연계한 겨울철 상대습도 분포 분석을 통해 지역별로 송기시스템 가동기준을 차별화하는 것에 대한 근거를 마련할 수 있었다. 미래 기후변화로 인한 해수면 온도 상승 및 강수량 증가의 영향을 고려할 때 더욱더 객관적인 지역별 송기시스템 가동기준이 필요할 것으로 판단되며, 이는 추후 현수교 주케이블의 송기시스템 가동에 대한 경제적 효율성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제11권4호
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• pp.583-607
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• 2016

One of the main applications of seismic risk assessment is that an specific design could be selected for a bridge from different alternatives by considering damage losses alongside primary construction costs. Therefore, in this paper, the focus is on selecting the shape of pylon, which is a changeable component in the design of a cable-stayed bridge, as a double criterion decision-making problem. Different shapes of pylons include H, A, Y, and diamond shape, and the two criterion are construction costs and probable earthquake losses. In this research, decision-making is performed by using developed seismic risk assessment process as a powerful method. Considering the existing uncertainties in seismic risk assessment process, the combined incremental dynamic analysis (IDA) and uniform design (UD) based fragility assessment method is proposed, in which the UD method is utilized to provide the logical capacity models of the structure, and the IDA method is employed to give the probabilistic seismic demand model of structure. Using the aforementioned models and by defining damage states, the fragility curves of the bridge system are obtained for the different pylon shapes usage. Finally, by combining the fragility curves with damage losses and implementing the proposed cost-loss-benefit (CLB) method, the seismic risk assessment process is developed with financial-comparative approach. Thus, the optimal shape of the pylon can be determined using double criterion decision-making. The final results of decision-making study indicate that the optimal pylon shapes for the studied span of cable-stayed bridge are, respectively, H shape, diamond shape, Y shape, and A shape.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.43-54
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• 2005

다양한 지진 규모 및 주파수 특성을 가지는 지반운동에 대하여 사장교에 장착된 준능동 제어시스템의 제어효과를 분석하고 비용효율성을 평가하였다. Dyke 등에 의하여 제시된 벤치마크 사장교 제어문제에 준능동 제어시스템을 설계하였으며, LQG 최적제어기에 기반한 bi-state 제어방법을 적용하였다. 제어시스템의 비용효율성은 제어시스템을 장착하지 않은 교량의 생애주기 비용에 대한 제어시스템을 장착한 교량의 생애주기비용의 비로서 정의하였으며, 손상비용 규모와 준능동 제어장치의 가격을 매개변수로 하여 그 변화에 따른 비용효율성 평가를 수행하였다. 분석 결과, 제어시스템의 경제적 효율성은 준능동 제어장지의 가격에 크게 민감하지 않은 반면, 손상비용 규모에 따라 민감하게 변화하였다. 또한 중진규모의 연약지반과 강진규모의 견고한 지반에 해당하는 지반운동에 대하여 준능동 제어시스템의 비용효율성이 높은 것으로 평가되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.17-29
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• 2003

본 연구에서는 수동, 능동, 반능동 및 복합 시스템과 같은 다양한 제어시스템의 효율성을 미국토목학회에서 제시한 지진하중을 받는 첫번째 벤치 마크 사장교을 이용해 조사하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Mississippi주에 건설중인 Bill Emerson Memorial교를 대상 구조물로 고려하였다. Bill Emerson Memorial 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Wississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진설계가 고려되었다. 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3차원 선형모델과 각 제어시스템의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 개발되었다. 본 연구에서는 네 종류의 수동제어 시스템, 한 종류의 능동제어 시스템, 두 종류의 반능동제어 시스템 밑 세 종류의 복합제어 시스템이 고려되었다. 수치해석 결과 모든 제어시스템은 지진하중을 받는 벤치마크 사장교의 응답을 감소시켰다. 그러나, 수동제어 시스템의 경우에는 뛰어난 제어성능을 얻기 위해서 다른 제어시스템에 비해 커다란 제어력을 필요로했다. 강인성에 관한 수지해석 결과에 따르면, 수동, 반능동 및 복합제어 시스템이 구조물 강성의 불확실성에 대해 강인함을 보였다. 따라서, 반능동 및 복합제어 시스템이 토목구조물과 같은 대형구조물의 실제 적용에 보다 적절하다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.161-171
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• 2015

A series of tests was conducted for full-scale single-pylon asymmetric cable-stayed bridges using a system of multiple shaking tables. The 2-span bridge length was 28 m, and the pylon height was 10.2 m. 4 different base conditions were considered: the fixed condition, RB (rubber bearings), LRB (lead rubber bearings), and HDRB (high damping rubber bearings). Based on investigation of the seismic response, the accelerations and displacements in the axial direction of the isolated bridge were increased compared to non-isolated case. However, the strain of the pylon was decreased, because the major mode of the structure was changed to translation for the axial direction due to the dynamic mass. The response of the cable bridge could differ from the desired response according to the locations and characteristics of the seismic isolator. Therefore, caution is required in the design and prediction in regard to the location and behavior of the seismic isolator.

• 한국지진공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.283-292
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• 2021

In this study, a structural health monitoring system for cable-stayed bridges is developed. In the system, condition assessment of the structure is performed based on measured records from seismic accelerometers. Response indices are defined to monitor structural safety and serviceability and derived from the measured acceleration data. The derivation process of the indices is structured to follow the transformation from the raw data to the outcome. The process includes noise filtering, baseline correction, numerical integration, and calculation of relative differences. The system is packed as a condition assessment program, which consists of four major processes of the structural health evaluation: (i) format conversion of the raw data, (ii) noise filtering, (iii) generation of response indices, and (iv) condition evaluation. An example set of limit states is presented to evaluate the structural condition of the test-bed and cable-stayed bridge.

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

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.77-84
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• 2020

본 논문에서는 사장교와 같은 장대형 구조물의 손상위치를 판단할 수 있는 손상평가 기법을 개발하고, 개발한 기법의 성능을 실험을 통하여 검증하고자 하였다. 손상평가 기법은 무손상 데이터가 확보되지 않은 상태에서 구조물의 손상평가가 가능하고, 구조물의 응답 데이터의 분석만으로 손상위치를 판단할 수 있는 데이터를 추출하는 것을 목표로 하였다. 이러한 목표를 완성하기 위하여, 손상 위치 판별을 위하여 통계적 패턴인식 기술인 개선된 마할라노비스 거리(IMD : Improved Mahalanobis Distance) 이론에 기반하여 변동성이 고려된 손상평가 기법을 개발하였다. 개발한 손상평가 기법에는 구조물의 고유한 정보에 기반한 Simulation 프로그램을 반영하여 다양한 외력에 따른 구조물의 무손상 응답을 출력하도록 하였다. 개발한 기법의 성능을 실험적으로 평가하기 위하여 모형 사장교를 대상으로 케이블 손상실험을 수행하였다. 그 결과, 변동성이 고려된 손상평가 기법은 외력에 따른 무손상 데이터를 자동으로 출력하고, 출력된 무손상 데이터와 계측된 손상 데이터의 분석을 통하여 케이블의 손상 위치를 판단할 수 있는 정보를 추출하는 성능을 보이는 것을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권3호
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• pp.523-539
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• 2016

The ambient vibration measurement is an output-data-only dynamic testing where natural excitations are represented, for instance, by winds and typhoons. The modal identification involving output-only measurements requires the use of specific modal identification techniques. This paper presents the application of a reliable method (the Stochastic Subspace Identification - SSI) implemented in a general purpose software. As a criterion toward the robustness of identified modes, a bio-inspired optimization algorithm, with a highly nonlinear objective function, is introduced in order to find the optimal deployment of a reduced number of sensors across a large civil engineering structure for the validation of its modal identification. The Ting Kau Bridge (TKB), one of the longest cable-stayed bridges situated in Hong Kong, is chosen as a case study. The results show that the proposed method catches eigenvalues and eigenvectors even for a reduced number of sensors, without any significant loss of accuracy.