• 한국지진공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.287-293
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• 2017

Sometimes, it is impossible to install a sensor on a certain location of a structure due to the size of a structure or poor surrounding environments. Even if possible, sensors can be frequently malfunctioned or improperly operated due to lack of adequate maintenance. These kind of problems are solved by the virtual sensing methods in various engineering fields. Virtual sensing technology is a technology that can measure data even though there is no physical sensor. It is expected that this technology can be also applied to the construction field effectively. In this study, a virtual sensing technology based on ARX model is proposed. An ARX model is defined by using the simulated data through a structural analysis rather than by actually measured data. The ARX-based virtual sensing model can be applied to estimate unmeasured response using a transfer function that defines the relationship between two point data. In this study, a simulation and experimental study were carried out to examine the proposed virtual sensing method with a laboratory test on a cable-stayed model bridge. Acceleration measured at a girder is transformed to estimate a cable tension through the ARX model-based virtual sensing.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권6호통권58호
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• pp.156-165
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• 2009

본 연구에서는 대공간 구조물로서 2002년 건축된 6개 월드컵경기장 인장케이블의 특성과 관련하여 케이블의 고유진동수와 이를 이용한 기존 이론식들의 적용성에 대하여 실험적으로 검토하였다. 실험결과, 케이블의 휨강성을 고려함으로서 8%이내의 정확도를 가지고 케이블의 인장력을 추정할 수 있는 것으로 나타났으나 휨강성의 영향이 큰 범위(${\xi}{\leq}7$)에 있어서는 추정오차가 증가하는 경향을 나타내고 있어 이 범위에 대해서는 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료되며, 다중진동모드를 사용하더라도 단일진동모드를 사용하는 경우와 비교하여 장력추정 오차는 크게 개선할 수 없는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2008년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.235-239
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• 2008

Cable systems are a construction of elements carrying only tension and no compression or bending in membrane structure. Tensile membrane structures are most often used as roofs as they can economically and attractively span large distances. But cable systems have weaknesses to vibration by earthquake, wind and vehicle loads. Damage detection of cable systems by using existing safety diagnosis is difficult to detect the characteristic change of overall structural action. If cable snaps are occurred to cable release and tear in tension structures, these are set up a vibration. So, we used piezo-electric materials, and The principle of operation of a piezoelectric sensor is that a physical dimension, transformed into a force, acts on two opposing faces of the sensing element. In this study, the development on test method of cable system is proposed and tested by tensile strength using piezo-electric materials.

• 한국농공학회지
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• 제36권1호
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• pp.103-115
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• 1994

The dynamic earthquake analysis of plane cable-stayed bridge structures was formulated and implemented into a computer program which analyzes plane cable-stayed bridge structu- res subjected to initial cable tensions, member dead and live loads and seismic loads. Cable-stayed bridges were modelled as multi-degrees of freedom systems with lumped- mass. Various earthquake responses such as dynamic deflection, bending moment, shear force and cable tension were investigated by the dynamic analyses in the form of the time history analysis. The time history analysis was based on the mode superposition method. The study revealed that Fan-l type cable-syayed bridges is generally superior to other types for the earthquake proof even though aspects of deflection and section force of each type presents respective advantages and disadvantages. The study provided a method to design the sections of cable-stayed bridges under seismic loads with various design parameters related to structural types. The study is expected to be useful for effective design of cable-stayed bridges with conside- ration of earthquake.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.786-793
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• 2006

For the purpose of developing a vibration-based tension force evaluation procedure for hangers in suspension bridges, a 3D finite element model of hangers is constructed in this paper. With the developed finite element formulation, a frequency-based sensitivity-updating algorithm is applied to identify the target cable system the proposed method is also able to identify the flexural rigidity. the axial rigidity, and the torsion rigidity of a cable. For a field application, a vibration test on hangers of the Yong Jong Grand Suspension Bridge is carried out and the collected data is used to verify the proposed method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제4권3호
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• pp.313-329
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• 1996

A mathematical model of a cable as a system of interacting wires with interwire friction taken into account is presented in this paper. The effect of friction forces and the interwire slip on the mechanical properties of tension cables is investigated. It is shown that the slip occurs due to the twisting and bending deformations of wires, and it occurs in the form of micro-slips at the contact patches and macro-slips along the cable. The latter slipping starts near the terminals and propagates towards the middle of the cable with the increase of tension, and its propagation is proportional to the load. As the result of dry friction, the load-elongation characteristics of the cable become quadratic. The energy losses during the extension are shown to be proportional to the cube of the load and in inverse proportion to the friction force, a result qualitatively similar to that for lap joints. Presented examples show that the model is in qualitative agreement with the known experimental data.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.215-222
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• 2008

본 논문은 현수교 이중 행어 시스템에 대한 진동기반 SI 장력추정기법의 실험적 검증을 소개한다. 현수교 이중 행어 시스템을 모사한 실험 모델을 제작되었으며, 세가지 경우의 클램프 위치에 대한 세가지 경우의 행어장력에 대해서 총 9회의 진동실험이 반복 수행되었다. 각각의 계측된 가속도 응답 데이터에 대해서, 모달분석을 통한 고유진동수와 모드 형상이 추출되었다. 추출된 일련의 동특성치들에 대하여 기존의 장력추정 이론인 현이론과 선형회기법을 적용하여 장력을 추정하였다. 또한 진동기반 SI 장력추정기법을 적용하여 장력을 추정하였는데, 추정된 장력은 수치모델과 계측모델의 동적 특성치들이 동일하게 될 때, 수치모델의 케이블 장력을 인식함으로써 추정되었다. 추정결과, 클램프의 위치에 따라서 기존의 이론을 이용한 추정장력의 오차는 최대 53.1%까지 보이는 반면, 진동기반 SI기법을 이용한 추정장력기법의 장력추정 오차는 모든 경우에 대하여 3% 이내 이다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제1권1호
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• pp.47-67
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• 2014

This study has been motivated to examine the performance of a wireless sensor system under the typhoons as well as to analyze the effect of the typhoons on the bridge's vibration responses and the variation of cable forces. During the long-term field experiment on a real cable-stayed bridge in years 2011-2012, the bridge had experienced two consecutive typhoons, Bolaven and Tembin, and the wireless sensor system had recorded data of wind speeds and vibration responses from a few survived sensor nodes. In this paper, the wireless structural health monitoring of stay cables under the two consecutive typhoons is presented. Firstly, the wireless monitoring system for cable-stayed bridge is described. Multi-scale vibration sensor nodes are utilized to measure both acceleration and PZT dynamic strain from stay cables. Also, cable forces are estimated by a tension force monitoring software based on vibration properties. Secondly, the cable-stayed bridge with the wireless monitoring system is described and its wireless monitoring capacities for deck and cables are evaluated. Finally, the structural health monitoring of stay cables under the attack of the two typhoons is described. Wind-induced deck vibration, cable vibration and cable force variation are examined based on the field measurements in the cable-stayed bridge under the two consecutive typhoons.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5A호
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• pp.361-367
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• 2011

케이블구조의 기하학적 비선형해석을 위한 탄성포물선 케이블요소를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 요약한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 공칭장력식을 정의한다. 탄성포물선 케이블요소의 수치적인 정확성을 확인하기 위하여, 경사진 케이블을 한 개의 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소로 각각 모델링하여 매개변수 해석을 수행하고 비교, 분석한 결과를 제시한다. 제시된 탄성포물선요소는 충분한 정확도를 가지고 케이블지지 구조물의 초기치해석 및 기하비선형해석에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.135-144
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• 2009

주케이블과 행어로프로 구성된 케이블 시스템은 현수교에서 가장 중요한 부재로서 외부의 하중을 장력을 통해 전달하여 구조물의 안전성을 확보하는 비선형 요소의 부재이다. 장기간 공용된 교량의 케이블 시스템은 유지관리 활동에 따른 보수 및 보강의 영향을 받아 장력의 증가 혹은 변형이 발생하나 정확한 거동파악이 쉽지 않다. 국내 건설된 사장교에서의 케이블은 상시 모니터링 시스템이 개발되어 관리되고 있으나, 현수교의 주케이블에 대해서는 여전히 관리방법 개발이 필요하다. 이를 위해서 본 논문은 약 35년 공용되어온 남해대교에 대해서, 사용년수 증가에 따른 영향과 과거에 수행되었던 보수 및 보강공사가 케이블 시스템에 어떠한 영향을 주었는지를 파악하기 위해 그 동안 조사되었던 케이블의 손상, 행어로프의 장력 측정 결과 및 주 케이블의 형상측량 결과를 통하여 장기적인 거동을 분석하고 주케이블의 장력 변화를 분석하였다.