• Structural Engineering and Mechanics
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• 제40권5호
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• pp.719-743
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• 2011

A hybrid damage monitoring scheme using parallel acceleration-impedance approaches is proposed to detect girder damage and support damage in steel plate-girder bridges which are under ambient train-induced excitations. The hybrid scheme consists of three phases: global and local damage monitoring in parallel manner, damage occurrence alarming and local damage identification, and detailed damage estimation. In the first phase, damage occurrence in a structure is globally monitored by changes in vibration features and, at the same moment, damage occurrence in local critical members is monitored by changes in impedance features. In the second phase, the occurrence of damage is alarmed and the type of damage is locally identified by recognizing patterns of vibration and impedance features. In the final phase, the location and severity of the locally identified damage are estimated by using modal strain energy-based damage index methods. The feasibility of the proposed scheme is evaluated on a steel plate-girder bridge model which was experimentally tested under model train-induced excitations. Acceleration responses and electro-mechanical impedance signatures were measured for several damage scenarios of girder damage and support damage.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.81-89
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• 2012

본 연구에서는 무선 가속도 센서노드를 이용한 강 거더 볼트연결 부재의 진동기반 손상 모니터링 체계를 제안하였다. 이 같은 연구목표를 위해, 다음과 같은 연구를 수행하였다. 먼저, 무선 가속도 센서노드의 하드웨어 구성 및 내장된 작동 소프트웨어를 제시하였다. 다음으로, 강 거더 볼트연결 부재의 진동기반 손상 모니터링 체계를 제시하였다. 손상 모니터링 체계는 가속도 응답특성 분석을 통해 전역적 손상발생 경보 및 손상위치 추정을 수행한다. 전역적 손상발생 경보는 파워스펙트럼밀도의 상관계수를 적용하였다. 손상위치 추정은 고유 진동수기반 손상검색 기법과 모드형상기반 손상검색 기법을 적용하였다. 마지막으로, 모형 강 거더의 볼트연결 부재 손상을 식별하기 위한 진동기반 손상 모니터링 체계의 적용성을 검증하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.77-82
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• 2004

노후선박의 구조적 안전성을 확보하기 위해서는 부식이나 피로균열 및 기계적인 손상에 의하여 선체 구조 강도가 어떠한 영향을 받는지 충분히 검토하여 적절한 수리 보수 등 이에 대한 대책을 강구할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 관점에서 부식, 피로균열, 기계적인 손상과 같은 노후 선박에 발생할 수 있는 여러 가지 손상이 선체강도에 미치는 영향을 이론적, 수치적, 실험적인 방법을 통하여 조사하고, 이를 통하여 선각거더의 소성붕괴강도 저하를 고려한 신뢰성 평가법 및 보수, 수리를 통한 인정수준 이상의 선각강도를 유지하게 하는 지침도 연구하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.135-146
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• 2008

본 논문에서는 가속도 및 임피던스 신호를 이용하여 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 거더교에 적합한 하이브리드 손상 모니터링 체계를 제안하였다. PSC 거더교의 주된 손상유형으로 텐던의 긴장력 감소와 콘크리트 거더의 휨 강성 저하를 고려하였다. 제안된 하이브리드 체계는 손상경보, 손상분류 및 손상평가와 같이 크게 3단계로 구성하였다. 첫 번째 단계에서는 가속도 특성 변화를 모니터링하여 전역적인 손상의 발생을 경보한다. 두 번째 단계에서는 임피던스 특성 변화를 모니터링하여 손상유형이 긴장력 감소인지 휨 강성 저하인지를 분류한다. 세 번째 단계에서는 손상유형에 적합한 손상평가기법을 이용하여 손상의 위치와 크기를 평가한다. 손상유형이 휨 강성 저하인 경우에서는 모드형상기반 손상검색 기법을 적용하였고, 손상유형이 긴장력 감소인 경우에서는 고유진동수기반 긴장력 추정 기법을 적용하였다. 모형 PSC 거더 실험을 통해 제안된 하이브리드 손상모니터링 체계의 유용성을 평가하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제33권6호
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• pp.399-414
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• 2024

This study discusses the long-term deformation monitoring and shape sensing of bridge girder surfaces with an automated extraction scheme for point clouds in the Region Of Interest (ROI), invariant to the position of a Light Detection And Ranging system (LiDAR). Advanced smart construction necessitates continuous monitoring of the deformation and shape of bridge girders during the construction phase. An automated scheme is proposed for reconstructing geometric model of ROI in the presence of noisy non-stationary background. The proposed scheme involves (i) denoising irrelevant background point clouds using dimensions from the design model, (ii) extracting the outer boundaries of the bridge girder by transforming and processing the point cloud data in a two-dimensional image space, (iii) extracting topology of pre-defined targets using the modified Otsu method, (iv) registering the point clouds to a common reference frame or design coordinate using extracted predefined targets placed outside ROI, and (v) defining the bounding box in the point clouds using corresponding dimensional information of the bridge girder and abutments from the design model. The surface-fitted reconstructed geometric model in the ROI is superposed consistently over a long period to monitor bridge shape and derive deflection during the construction phase, which is highly correlated. The proposed scheme of combining 2D-3D with the design model overcomes the sensitivity of 3D point cloud registration to initial match, which often leads to a local extremum.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3A호
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• pp.235-241
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• 2009

PSC 거더교는 타 공법에 비해 매우 경제적인 교량 형식이지만 국내에서는 PSC 빔 표준도에 근거하여 도로교의 경우 25~35 m 경간에 주로 적용되어 왔다. 이러한 경간상의 제약사항을 극복하기 위해 다양한 신형식 거더교들이 개발되었지만 주로 50 m 이하 경간에 적용되고 있는 실정이다. 따라서, 이 연구에서는 PSC 거더교를 50 m 이상의 경간까지 확장할 수 있는 장경간화 기법들을 재료, 설계 및 시공 측면으로 나누어 분석함으로써 장경간화의 가능성을 고찰해 보았다. 이 때 각 기법이 경간 증가에 미치는 기여도를 일목요연하고 용이하게 평가할 수 있는 방법론을 제안하였다. 제안된 방법은 허용응력 설계법에 근거한 PSC 거더의 단계별 안전성 평가식을 프리스트레싱 텐던의 개수와 경간의 관계를 나타내는 그래프로 치환하여 설계 가능 영역을 찾아내는 방식이며, 일반 PSC 거더, 다단계 긴장식 PSC 거더, Decked PSC 거더로 구분하여 수식을 전개하였다. 후속 논문에서는 이를 실교량 예제에 적용하여 경간 증가량을 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제64권5호
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• pp.567-577
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• 2017

The traditional design procedure of a prestressed concrete (PC) cable-stayed bridge is complex and time-consuming. The designers have to repeatedly modify the configuration of the large number of design parameters to obtain a feasible design scheme which maybe not an economical design. In order to efficiently achieve an optimum design for PC cable-stayed bridges, a multi-parameter optimization technique is proposed. In this optimization technique, the number of prestressing tendons in girder is firstly set as one of design variables, as well as cable forces, cable areas and cross-section sizes of the girders and the towers. The stress and displacement constraints are simultaneously utilized to ensure the safety and serviceability of the structure. The target is to obtain the minimum cost design for a PC cable-stayed bridge. Finally, this optimization technique is carried out by a developed PC cable-stayed bridge optimization program involving the interaction of the parameterized automatically modeling program, the finite element structural analysis program and the optimization algorithm. A low-pylon PC cable-stayed bridge is selected as the example to test the proposed optimization technique. The optimum result verifies the capability and efficiency of the optimization technique, and the significance to optimize the number of prestressing tendons in the girder. The optimum design scheme obtained by the application can achieve a 24.03% reduction in cost, compared with the initial design.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2008년도 정기 학술대회
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• pp.197-202
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• 2008

In this paper, a hybrid vibration-impedance approaches is newly proposed to detect the occurrence of damage, the location of damage, and extent of damage in steel plate-girder bridges. The hybrid scheme mainly consists of three sequential phases: 1) to alarm the occurrence of damage, 2) to classify the alarmed damage, and 3) to estimate the classified damage in detail. Damage types of interest include flexural stiffness-loss in girder and bolts-loose in supports. In the first phase, the global occurrence of damage is alarmed by monitoring changes in acceleration features. In the second phase, the alarmed damage is classified into subsystems by recognizing patterns of impedance features. In the final phase, the location and the extent of damage are estimated by using modal strain energy-based damage index method and root mean square deviation method. The feasibility of the proposed system is evaluated on a laboratory-scaled steel plate-girder bridge model for which hybrid vibration-impedance signatures were measured for several damage scenarios.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3A호
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• pp.243-250
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• 2009

이 연구의 목적은 PSC 거더교를 통상적인 경간 이상으로 장경간화할 수 있는 기법들을 고찰하고, 각 기법이 경간에 미치는 영향을 평가하는 체계적인 방법론을 제안하는 것이다. 전편 논문에서는 평가에 필요한 그래프를 구성하는 기본적인 수식들을 유도한 바 있다. 여기에서는 이러한 방법론을 PSC 거더교 예제에 적용하여 각 장경간화 기법들이 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 제안된 도식적인 방법은 각 기법이 장경간화에 기여하는 이유를 일목요연하게 파악할 수 있고, 더 나아가 장경간화를 위한 개선점을 용이하게 도출할 수 있는 장점이 있음을 보였다. 분석 결과 여러가지 기법들 중 특히 거더의 고강도화, 바닥판 합성 전 2차 긴장을 실시하는 다단계 긴장 기법, Decked PSC 거더 기법 등이 장경간화에 크게 기여하는 것으로 나타났다. 장경간 거더의 증가된 자중에 대처할 수 있는 시공성 및 경제성만 뒷받침된다면 PSC 거더교도 기존 박스거더교의 영역인 50~70 m 경간까지 충분히 설계 및 시공될 수 있을 것으로 기대된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권5호
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• pp.339-347
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• 2023

Both the first author and the company of the second author were involved, directly or indirectly, in the design stage of a permanent link between the bottom of the Italian peninsula and the nearby Sicily island. This ambitious project was left in stand-by from 2013 to 2023. The current political revival originates some thoughts on the updated desired performance of suspension bridges, without any immediate reference to that specific crossing. It is simply regarded as a starting point. After an update on recent worldwide realizations, the authors focus their attention on four basic aspects: the span length, the girder scheme, the foundation technology and the bridge runability. Eventually, structural control and monitoring aspects are discussed as potentially innovative options in designing suspension bridges with railway crossing.