KR100245299B1 - 구조물의 손상위치 예측방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구조물의 손상위치 예측방법에 관한 것으로, 특히 대상구조물에 대한 정밀외관조사가 이루어지기 전단계에서 공용중인 구조물에 대한 동적실험으로 얻을 수 있는 정보인 모드형상 제체의 변화량보다 모드형상의 곡률이나 기울기 변화량을 이용하여 구조물의 손상가능성과 그 위치를 예측할 수 있도록 함으로서, 구조물의 유지보수 차원에서 구조물의 손상 위치를 동적 실험결과의 변화를 측정한 자료로부터 예측할 수 있도록 하는 합리적이고 실용적인 방법을 제시하기 위한 것이다.
Description
최근 구조물의 안전진단에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있는 가운데 현존하는 토목구조물의 유지관리 및 보수보강을 위해서는 실제 구조물에 내재하는 결함에 대한 정확한 인식이 필요하다. 이에 따라 구조물에 나타나는 동적 및 정적 응답특성을 이용하여 현 구조물에 대한 보다 정확한 정보를 취득하고, 이를 구조물의 손상부위 색출과 결합정도의 판단에 이용할 수 있도록 하기 위해 여러분야에서 연구가 이루어져 왔으나, 현재까지는 규준화 되어 실시되는 방법이 없었다.
근래 동적 실험자료를 이용하여 얻을 수 있는 정보로는 응답의 최대치와 주파수 분석에 의한 고유진동수, 감쇄계수, 모우드형상이 있으며, 이중에서 현재 구조물의 노후도를 평가하는 방법으로 적용되는 값은 응답의 최대치와 고유진동수로 동적증폭율과 손상계수를 계산하거나, 고유진동수의 감소량으로 전체적인 노후도를 예측하는데 국한되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 공용중인 구조물의 동적실험에 의해 모우드형상을 측정한 후, 구조물 각 지점의 곡률이나 각 부재의 기울기를 계산하고 그 변화량을 도시함으로서, 구조물에 균열과 같은 손상이 발생되었을 때 그 위치를 쉽게 파악할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
제 1도는 본 발명의 일예에 적용된 구조물의 형상도.
제 2도는 손상전후에 대한 모우드형상의 절대 변화량.
제 3도는 손상전후에 대한 모우드형상의 곡률의 절대 변화량.
제4도는 손상전후에 대한 모우드형상의 기울기의 절대 변화량.
본 발명을 첨부도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
대상 구조물의 동적실험에 의하여 얻을 수 있는 정보중에서는 모우드형상이 있으며, 구조물에 국부적 손상이 발생된 경우에 모우드형상의 측정값은 변화하게 된다. 따라서 손상전후의 값을 측정함으로서 손상위치를 추정할 수 있게 되는데, 단지 모우드형상의 변화량을 도시하는 것은 효율적이지 않고, 어떤 경우에는 불가능하다.
본 발명에서는 모우드형상의 곡률과 기울기의 개념을 적용하여 도시함으로서 손상위치의 합리적인 예측이 가능하게 되는데, 이는 손상전후에 대한 모우드형상의 곡률과 기울기의 변화량이 모우드형상 자체의 변화량보다 손상부위에서 탁월하게 나타나는데 기인한다.
측정된 모우드형상을 øi라고 할 때, 모우드형상의 곡률은 다음식과 같이 계산된다.
여기서 L은 부재의 길이이며, i와 j는 각각 모우드형상의 차수와 모우드형상의 측점을 가리키는 첨자이다.
또한 모우드형상의 기울기는 다음식과 같이 계산된다.
손상 전후의 모우드형상을 측정하여 (1)식에 의한 각 지점의 곡률이나 (2) 식에 의한 각 부재의 기울기를 계산하고, 그 변화량을 도시함으로서 구조물의 손상위치를 파악할 수 있다.
가령 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 결과를 예를 들어 설명하면, 제1도와 같은 양단 고정된 보의 유한요소모델에서 10번 요소의 강성이 50% 감소하였다고 가정한다. 제2도는 손상전후의 모우드형상을 측정하여 그 변화량의 절대값을 도시한 것으로 이보다는 모우드형상의 곡률 변화량을 도시한 제3도와, 모우드형상의 기울기 변화량을 도시한 제4도가 손상부위를 합리적으로 지적하고 있으며, 본 예에서는 10번 절점과 11번 절점에서 가장 큰 차이가 남을 알 수 있는데 이는 그 부위가 손상부위일 가능성이 있다는 것을 지적해 주는 것이다.
이상에서 살펴본 바와같은 본 발명은 구조물의 유지보수 차원에서 구조물의 손상위치를 동적 실험결과의 변화를 측정한 자료로부터 예측할 수 있는 합리적이고 실용적인 방법론으로 제시될 수 있으며, 측정치에 대한 활용을 극대화시켜 향후 규정화된 손상도 추정기법이 확립되었을때 본 발명의 예측결과를 입력자료로 활용함으로서 더욱 정확한 손상도 추정이 가능해진다.
본 발명은 구조물의 손상위치 예측방법에 관한 것으로서, 특히 건물이나 교량 등의 주요 구조물의 손상부위를 합리적으로 예측하여 진단할 수 있도록 하기 위한 것이다.
Claims (4)
- 구조물의 손상전후의 모우드형상을 측정하는 제1 단계와,상기 측정값을 이용하여 각 지점의 곡률을 계산하여 그 변화량을 도시하는 제 2단계로 이루어짐을 특징으로 하는 구조물의 손상위치 예측방법.
- 제1항에 있어서,상기 곡률 변화량의 계산은 측정된 모우드형상을 øi라고 하고, L은 부재의 길이이며, i와 j는 각각 모우드형상의 차수와 모우드형상의 측점을 가리키는 첨자라고 할때에 대입하여 계산하는 것을 특징으로 하는 구조물의 손상위치 예측방법.
- 구조물의 손상전후의 모우드형상을 측정하는 제 1단계와,상기 측정값을 이용하여 각 부재의 기울기를 계산하여 그 변화량을 도시하는 제 2단계로 이루어짐을 특징으로 하는 구조물의 손상위치 예측방법.
- 제3항에 있어서,기울기의 변화량은 측정된 모우드형상을 øi라고 하고, L은 부재의 길이이며, i와 j는 각각 모우드형상의 차수와 모우드형상의 측점을 가리키는 첨자라고 할때,에 대입하여 계산하는 것을 특징으로 하는 구조물의 손상위치 예측방법.
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| KR1019960045519A KR100245299B1 (ko) | 1996-10-12 | 1996-10-12 | 구조물의 손상위치 예측방법 |
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