KR102094362B1 - 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법, 이를 실행하는 시스템 및 기록매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구조물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 방법 및 시스템으로서, 구조물의 건전성 변화 추이에 따른 노후도 변화를 추정하여, 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점을 예측함으로써, 구조물의 합리적인 유지 관리를 가능하게 하는 적절한 시기에 구조물의 보수 및 보강을 수행할 수 있고, 합리적인 유지 관리 계획을 수립할 수 있다.
Description
본 발명은 콘크리트 구조물이나 시설물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 기술에 관한 것으로서, 특히, 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점을 예측하여, 적절한 시기에 구조물의 보수 및 보강이 이루어질 수 있도록 하는 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법 및 이를 실행하는 시스템에 관한 것이다.
콘크리트 구조물이나 시설물의 건설이 급증하고 대형화됨에 따라, 체계적인 유지 관리의 중요성이 높아지고 있다. 노후화되어 가는 구조물이나 시설물에 대한 체계적인 유지 관리를 위해서는, 적절한 시기에 보수 및 보강 작업이 실행되어야 한다. 따라서 구조물의 노후화에 따른 성능 예측을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
구조물의 보수 및 보강 시기를 예측하는 시스템의 일례로서, 한국공개특허 제10-2017-0017659호(특허문헌 1)에 의하면 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출하여 노후화 예측에 적용하는 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템을 제안하고 있다.
또 다른 일례로서, 한국 등록특허 제10-1903003호(특허문헌 2)에 의하면, 지하 구조물의 성능을 성능 지수로 정량적으로 평가하고, 노후화 예측 모델을 추정하여 시간에 따른 지하 구조물의 노후화를 예측함으로써, 지하 구조물의 보수 보강 시기를 포함하는 유지 관리 계획을 수립할 수 있는 지하 구조물 성능평가 예측 시스템을 제안하고 있다.
그러나 상기한 종래의 예측 시스템들은 구조물의 특성에 대한 상시적인 계측치를 활용하지 못함으로써, 추정의 적합성이나 예측의 정확도에 한계가 있을 수 있다. 따라서 구조물의 보수 및 보강 시점을 더욱 정확하게 예측할 수 있는 새로운 방법 또는 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명은 종래의 구조물 또는 시설물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 시스템에서의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 구조물의 보수 및 보강 시점을 더욱 정밀하게 예측하여 구조물의 합리적인 유지 관리를 가능하게 하는, 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법 및 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법은, 다수의 센서를 이용하여 상기 구조물의 거동을 계측하는 단계; 상기 센서에 의해 계측된 측정치에 근거하여, 상기 구조물의 건전성을 평가하는 단계; 상기 건전성의 시간에 따른 변화 추이에 근거하여, 상기 구조물의 노후도 변화를 추정하는 단계; 및 상기 노후도 변화의 추정에 근거하여, 상기 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 본 발명의 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법은, 상기 노후도 변화의 추정 범위 내의 특정 시점에 대한 상기 구조물의 거동을 계측하고, 계측된 측정치에 근거하여 상기 노후도 변화의 추정의 적합성을 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 센서는 균열, 변형률, 가속도, 기울기, 온도, 수위 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 건전성 평가는, 상기 측정치로부터 상기 구조물의 특성치를 분석하여 평가되고, 상기 구조물의 특성치는 상기 구조물의 균열 폭, 변위, 고유진동수, 기울기, 온도, 수위 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 노후도 변화의 추정은, 상기 구조물의 특성치의 선형 상관관계를 분석하여 특성치 추정식을 도출함으로써 추정할 수 있다.
상기 임계시점의 예측은, 상기 구조물의 특성치에 대한 임계치를 설정하고, 상기 특성치 추정식으로부터 상기 특성치가 상기 임계치에 도달하는 시점을 계산하여, 상기 구조물의 보수 및 보강을 위한 임계시점으로서 예측할 수 있다.
상기 노후도 변화 추정에 대한 적합성의 확인은, 상기 노후도 변화의 추정 범위 내의 특정 시점에 대한 구조물의 거동을 계측하고, 계측한 측정치를 근거로 구조물의 특정치를 분석하고, 이를 상기 노후도 변화의 추정에 의한 특정치와 비교하여 확인할 수 있다.
상기 센서에 의해 계측된 측정치가 갱신될 때마다, 상기 건전성을 평가하는 단계, 상기 노후도 변화를 추정하는 단계 및 상기 임계시점을 예측하는 단계를 차례로 실행하여, 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점의 예측을 지속적으로 실행할 수 있다.
상기한 구조물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 방법을 실행하는 시스템은, 상기 구조물의 거동을 계측하는 다수의 센서로 이루어진 계측 모듈; 상기 계측 모듈로부터 측정치를 입력 받아, 상기 구조물의 특성치를 분석하여 평가하는 건전성 평가 모듈; 상기 건전성 평가 모듈로부터 상기 구조물의 특성치를 입력 받아, 상기 특성치의 선형 상관관계를 분석하여 특성치 추정식을 도출함으로써, 상기 구조물의 노후도 변화를 추정하는 노후도 추정 모듈; 상기 구조물의 특성치에 대한 임계치를 입력 받고, 상기 노후도 추정 모듈로부터 특성치 추정식을 입력 받아, 상기 특성치가 상기 임계치에 도달하는 시점을 계산함으로써, 상기 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점을 예측하는 임계시점 예측 모듈을 포함할 수 있다.
상기 계측 모듈은, 노후도 추정 모듈에 의한 노후도 변화의 추정 범위 내의 특정 시점에 대한 구조물의 거동을 계측하고, 상기 노후도 추정 모듈은, 상기 계측 모듈로부터 상기 계측한 측정치를 입력 받아 구조물의 특정치를 분석하고, 이를 노후도 변화의 추정에 의한 특정치와 비교함으로써, 노후도 변화의 추정의 적합성을 확인할 수 있다.
본 발명은 구조물의 보수 및 보강 시점을 정확하게 예측함으로써, 적절한 시기에 구조물의 보수 및 보강을 수행할 수 있고, 합리적인 유지 관리 계획을 수립할 수 있다.
또한, 상시적으로 계측된 구조물의 특성치에 근거하여, 구조물의 노후도 변화의 추정치의 적합성을 평가함으로써, 임계시점의 예측에 대한 정확성을 더 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법에서, 노후도 변화의 추정을 위한 특성치의 추세선을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 하중 균열, 환경 균열, 성능 균열의 합으로 표시되는 균열 센서의 계측치를 나타내는 그래프이다.
도 5 및 6은 실제 계측된 측정치를 이용하여 성능 균열 추출 및 균열 성장 추세 예측을 위한 절차에 따라 가공된 결과 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법에서, 노후도 변화의 추정을 위한 특성치의 추세선을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 하중 균열, 환경 균열, 성능 균열의 합으로 표시되는 균열 센서의 계측치를 나타내는 그래프이다.
도 5 및 6은 실제 계측된 측정치를 이용하여 성능 균열 추출 및 균열 성장 추세 예측을 위한 절차에 따라 가공된 결과 데이터를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 1에 본 발명의 실시예에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 방법을 흐름도로서 나타내었다. 본 발명에서의 구조물은 콘크리트 등을 만든 건설 구조물이나 시설물을 말한다.
도 1에 나타낸 본 발명의 방법에 의하면, 다수의 센서를 이용하여 상기 구조물의 거동을 지속적으로 계측한다 (단계 100).
상기 센서는 균열, 변형률, 가속도, 기울기, 온도, 수위 센서 등을 포함할 수 있다. 시설물의 안전 및 유지관리 실시 지침에 따르면, 구조물의 안전성을 평가하기 위한 균열, 기울기, 가속도 및 온도 센서의 요구 조건은 아래 표와 같다.
| 균열 | - 측정 범위: 0 ~ 0.5mm 이상 - 측정 간격: 0.01mm 이하 |
| 기울기 | - 측정 범위: 0 ~ 1/150(mm/m) 이상 - 측정 간격: 1/50(0.02mm/m) 이하 |
| 가속도 | - 측정 범위(주파수 영역): 0.1 ~ 50 Hz - 동적 범위: 120dB 이상 - 성분간 감도 오차: 2% 이내 |
| 온도 | - 측정 범위: 150℃ 이상 - 측정 간격: 1℃이하 |
다음으로, 상기 단계 100에서 센서에 의해 계측된 측정치에 근거하여, 상기 구조물의 건전성을 평가한다 (단계 200). 건전성 평가는 구조물의 수치 모델과 실시간 계측 결과를 비교하여 구조물의 거동 상태를 평가함으로써 실행될 수도 있고, 또는 상기 계측 결과만을 분석하여 건전성 평가가 실행될 수도 있다. 이러한 건전성 평가를 위해 구조물의 수치 모델 데이터, 구조물의 종류 등이 기초 정보로서 사용될 수 있다.
본 실시예에서 구조물의 건전성 평가는 상기 측정치로부터 상기 구조물의 특성치를 분석하여 평가되는데, 특성치는 구조물의 균열 폭, 변위, 고유진동수, 기울기, 온도, 수위 등이 될 수 있다.
상기 구조물의 특성치는 다음과 같은 가정 하에서 분석된다.
첫째, 구조물은 탄성 거동 범위에서 거동한다. 구조물에 실제 손상이 발생한 이후에도 탄성 거동 가정하여 구조물의 거동을 추정한다.
둘째, 활하중의 영향이 제거된 상태에서 구조물의 특성을 분석한다.
셋째, 지속하중의 영향을 배제하고, 시간 변화에 해당하는 구조물의 응답 특성으로 구조물의 특성을 분석한다.
넷째, 센서에 의해 계측된 측정치의 상호 분석을 최소화하여 독립적으로 구조물의 특성을 분석한다.
또한, 상기 구조물의 특성치가 균열 폭인 경우, 구조물의 하중에 의한 균열과 주변 환경에 의한 균열을 제외하고 구조물의 특성치를 분석한다.
다음으로, 상기 단계 200에서의 건전성에 대한 시간에 따른 변화 추이에 근거하여, 구조물의 노후도 변화를 추정한다 (단계 300).
상기 노후도 변화의 추정은, 구조물의 특성치의 선형 상관관계를 분석하여 특성치 추정식을 도출함으로써 추정할 수 있다. 본 실시예에서는, 선형 회귀분석을 사용하여 수학식 1과 같은 특성치 추정식을 구하였으며, 도 2에 이러한 특성치 추정식을 추세선으로 나타내었다.
(수학식 1)
yt = at × xt + bt
다음으로, 상기 단계 300에서의 노후도 변화의 추정에 근거하여, 상기 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점을 예측한다 (단계 400). 즉, 구조물의 특성치에 대한 임계치를 설정하고, 상기한 특성치 추정식(수학식 1)으로부터 상기 특성치가 상기 임계치에 도달하는 시점을 계산하고, 이를 구조물의 보수 및 보강을 위한 임계시점으로서 예측한다. 임계시점은 상기한 수학식 1로부터 다음의 수학식 2와 같이 계산된다.
(수학식 2)
xt = (yt - bt) / at
한편, 노후도 변화의 추정을 더욱 정확하게 하기 위해서, 추정의 적합성을 확인하는 단계를 더 포함할 수도 있다 (단계 500). 즉, 상기 노후도 변화의 추정 범위 내의 특정 시점에 대한 구조물의 거동을 계측하고, 계측한 측정치를 근거로 구조물의 특정치를 분석하고, 이를 상기한 노후도 변화의 추정에 의한 특정치와 비교하여, 노후도 변화 추정의 적합성을 확인할 수 있다.
한편, 상기 센서에 의해 계측된 측정치가 갱신될 때마다, 상기 건전성을 평가하는 단계(200), 상기 노후도 변화를 추정하는 단계(300) 및 상기 임계시점을 예측하는 단계(400)를 차례로 실행하여, 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점의 예측을 지속적으로 실행할 수 있다. 이것은 누적된 측정치를 활용하여 임계시점의 예측을 지속적으로 갱신하는 것으로서, 예측의 정확도를 높일 수 있고 노후도와 관련된 통계적인 데이터를 확보할 수 있다.
상기 설명한 본 발명의 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법은, 이를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드와 함께 하나 이상의 프로세서를 통해 구현될 수 있다. 상기한 프로그램 코드는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 제공될 수도 있으며, 예를 들어 컴퓨터 프로그램 코드를 운반하는 데이터 캐리어의 형태로 제공될 수도 있다. 이러한 캐리어 중 하나는 전자 신호, 광 신호, 라디오 신호 또는 컴퓨터 판독가능 기록매체의 형태일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다.
이하에서는, 상기 설명한 본 발명에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법을 실행하는 시스템에 대해 설명한다. 도 3에 본 발명에 따른 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 시스템을 블록도로서 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 시스템은 계측 모듈(10), 건전성 평가 모듈(20), 노후도 추정 모듈(30) 및 임계시점 예측 모듈(40)을 포함하여 이루어진다.
계측 모듈(10)은 구조물의 거동을 계측하는 상기한 균열, 변형률, 가속도, 기울기, 온도, 수위 센서 등과 같은 센서로 이루어진다.
건전성 평가 모듈(20)은 계측 모듈(10)로부터 측정치를 입력 받아, 구조물의 건전성을 평가한다. 즉, 상기 측정치로부터 구조물의 특성치를 분석하여 평가하며, 구조물의 수치 모델 데이터나 구조물의 종류와 같은 기초 정보를 건전성 평가에 사용할 수도 있다.
노후도 추정 모듈(30)은 건전성 평가 모듈(20)로부터 상기 구조물의 특성치를 입력 받아, 상기 특성치의 선형 상관관계를 분석하여 특성치 추정식을 도출한다. 이로써, 구조물의 노후도 변화를 추정할 수 있다.
임계시점 예측 모듈(40)은 구조물의 특성치에 대한 임계치와 예측 기간을 입력 받고, 노후도 추정 모듈(30)로부터 특성치 추정식을 입력 받아, 상기 특성치가 상기 임계치에 도달하는 시점을 계산한다. 이와 같이 계산된 시점이 구조물의 보수 및 보강을 위한 임계시점이 된다.
한편, 계측 모듈(10)이 노후도 추정 모듈(30)에 의한 노후도 변화의 추정 범위 내의 특정 시점에 대한 구조물의 거동을 계측하고, 노후도 추정 모듈(30)은 계측한 측정치를 계측 모듈(10)로부터 입력 받아 구조물의 특정치를 분석하고, 이를 노후도 변화의 추정에 의한 특정치와 비교할 수 있다. 이로써 상기한 노후도 변화 추정의 적합성을 확인할 수 있다.
상기한 건전성 평가 모듈(20), 노후도 추정 모듈(30) 및 임계시점 예측 모듈(30)은 하나의 컴퓨터나 프로세서 내에 구현될 수도 있고, 다수의 컴퓨터나 프로세서로 구성되는 컴퓨터 시스템에 각각 분산되어 구현될 수도 있다.
또한, 상기한 본 발명의 실시예에서는 구조물의 특성치 별로 하나의 센서를 사용하여 계측하는 것으로 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다수의 동종 센서를 사용하여 계측하고, 계측된 측정치들을 조합하여 특성치를 분석함으로써 신뢰도를 더 높일 수 있다.
다음으로, 이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 방법 및 시스템을 균열 센서를 이용한 균열 예측에 적용한 일례에 대해 설명한다.
균열 계측치는 하중에 의한 탄성 균열 확장과 주변 환경에 의해서 주기적으로 변화되는 환경 영향에 의한 균열 확장 및 구조물의 성능 저하로 발생되는 균열 확장으로 구분된다. 즉, 균열 계측치는 하중에 의한 하중 균열(Cr_L), 주변 환경에 의한 환경 균열(Cr_E) 및 성능 저하에 의한 성능 균열(Cr_F)로 구성된다. 따라서 균열 센서의 계측치((Cr_S)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 하중 균열(Cr_L), 환경 균열(Cr_E), 성능 균열(Cr_F)의 합으로 나타난다.
구조물의 성능 저하로 발생되는 확장 균열을 찾아내기 위해서는 센서 계측치에서 하중에 의한 균열과 환경 요인에 의한 균열을 제거하고, 성능 저하로 발생되는 균열 확장만 추출하여 구조물의 노후도 추정에 사용해야 한다.
일례로서, 실제 계측된 측정치를 이용하여 성능 균열 추출 및 균열 성장 추세 예측을 위한 절차는 다음과 같으며, 이 절차에 따라 가공된 결과 데이터를 가시화한 그래프를 도 5 및 6에 나타내었다.
(1) 하중 영향을 제외한 성능 균열 도출: 계측된 균열 자료에서 하중 영향 제거의 기준은 최소 밴드 폭으로 정의하고, 밴드 폭이 최소인 시점의 데이터는 하중 영향이 없는 성능 균열로 가정한다. 균열 데이터의 유효 데이터는 밴드의 폭이 제일 적은 데이터만 적용한다.
(2) 노이즈 제거 및 추세선 계산: 선택된 데이터의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 데이터를 이용해서 균열 데이터의 추세선을 작성한다.
(3) 환경 균열 제거된 성능 균열 추출: 계측치의 환경 균열 추세와 성능 균열의 추세의 상관 관계를 산출한다. 환경 균열과 성능 균열 상관 관계 변화 추이가 고려된 성능 균열 추출한다.
(4) 성능 균열 추출 및 변화 추이 확인: 환경 변화를 고려한 성능 균열의 추세선을 작성한다
상기 설명한 본 발명의 방법 및 시스템은 콘크리트 구조물이나 시설물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 데에 가장 적합하지만, 다른 재료의 건축물이나 설비 등에 대해서도 적절히 응용될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
10 계측 모듈
20 건전성 평가 모듈
30 노후도 추정 모듈
40 임계시점 예측 모듈
20 건전성 평가 모듈
30 노후도 추정 모듈
40 임계시점 예측 모듈
Claims (11)
- 구조물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 방법으로서,
다수의 센서를 이용하여 상기 구조물의 거동을 계측하는 단계;
상기 센서에 의해 계측된 측정치에 근거하여, 상기 구조물의 건전성을 평가하는 단계;
상기 건전성의 시간에 따른 변화 추이에 근거하여, 상기 구조물의 노후도 변화를 추정하는 단계; 및
상기 노후도 변화의 추정에 근거하여, 상기 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점을 예측하는 단계를 포함하며,
상기 노후도 변화의 추정은,
상기 구조물의 특성치의 선형 상관관계를 선형 회귀분석을 사용하여 특성치 추정식을 도출함으로써 추정하며,
상기 구조물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 방법은,
상기 센서에 의해 계측된 측정치가 갱신될 때마다, 측정치를 활용하여, 상기 건전성을 평가하는 단계, 상기 노후도 변화를 추정하는 단계 및 상기 임계시점을 예측하는 단계를 차례로 실행하여, 상기 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점의 예측을 지속적으로 실행하는 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법. - 제1항에 있어서,
상기 노후도 변화의 추정 범위 내의 특정 시점에 대한 상기 구조물의 거동을 계측하고, 계측된 측정치에 근거하여 상기 노후도 변화의 추정의 적합성을 확인하는 단계를 더 포함하는, 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법. - 제2항에 있어서,
상기 다수의 센서는 균열, 변형률, 가속도, 온도, 수위 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법. - 제3항에 있어서,
상기 건전성 평가는, 상기 측정치로부터 상기 구조물의 특성치를 분석하여 평가되고,
상기 구조물의 특성치는 상기 구조물의 균열 폭, 변위, 고유진동수, 기울기, 온도, 수위 중 어느 하나를 포함하는, 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 임계 시점의 예측은, 상기 구조물의 특성치에 대한 임계치를 설정하고, 상기 특성치 추정식으로부터 상기 특성치가 상기 임계치에 도달하는 시점을 계산하여, 상기 구조물의 보수 및 보강을 위한 임계시점으로서 예측하는, 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법. - 제6항에 있어서,
상기 노후도 변화 추정에 대한 적합성의 확인은, 상기 노후도 변화의 추정 범위 내의 특정 시점에 대한 구조물의 거동을 계측하고, 계측한 측정치를 근거로 구조물의 특정치를 분석하고, 이를 상기 노후도 변화의 추정에 의한 특정치와 비교하여 확인하는, 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법. - 삭제
- 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 기재된 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록매체.
- 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 기재된 구조물의 보수 및 보강 시점을 예측하는 방법을 실행하는 시스템으로서,
상기 구조물의 거동을 계측하는 다수의 센서로 이루어진 계측 모듈;
상기 계측 모듈로부터 측정치를 입력 받아, 상기 구조물의 특성치를 분석하여 평가하는 건전성 평가 모듈;
상기 건전성 평가 모듈로부터 상기 구조물의 특성치를 입력 받아, 상기 특성치의 선형 상관관계를 분석하여 특성치 추정식을 도출함으로써, 상기 구조물의 노후도 변화를 추정하는 노후도 추정 모듈;
상기 구조물의 특성치에 대한 임계치를 입력 받고, 상기 노후도 추정 모듈로부터 특성치 추정식을 입력 받아, 상기 특성치가 상기 임계치에 도달하는 시점을 계산함으로써, 상기 구조물의 보수 및 보강이 필요한 임계시점을 예측하는 임계시점 예측 모듈을 포함하는, 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 계측 모듈은, 노후도 추정 모듈에 의한 노후도 변화의 추정 범위 내의 특정 시점에 대한 구조물의 거동을 계측하고,
상기 노후도 추정 모듈은, 상기 계측 모듈로부터 상기 계측한 측정치를 입력 받아 구조물의 특정치를 분석하고, 이를 노후도 변화의 추정에 의한 특정치와 비교함으로써 노후도 변화의 추정의 적합성을 확인하는, 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190091837A KR102094362B1 (ko) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법, 이를 실행하는 시스템 및 기록매체 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020190091837A KR102094362B1 (ko) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법, 이를 실행하는 시스템 및 기록매체 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102094362B1 true KR102094362B1 (ko) | 2020-03-27 |
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| KR1020190091837A KR102094362B1 (ko) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 구조물의 보수 및 보강 시점 예측 방법, 이를 실행하는 시스템 및 기록매체 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102094362B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102397419B1 (ko) * | 2021-05-27 | 2022-05-17 | (주)건설시스템융합기술원 | 균열 센서 기반의 콘크리트 구조물 임계시점 감지 시스템 및 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101328889B1 (ko) * | 2012-11-26 | 2013-11-13 | 고려대학교 산학협력단 | 계측 변위 기반의 구조물 건전도 평가 시스템 |
| KR20170017659A (ko) | 2015-08-07 | 2017-02-15 | 주식회사 에스코컨설턴트 | 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템 |
| KR101783250B1 (ko) * | 2016-08-09 | 2017-09-29 | 주식회사 에스코컨설턴트 | 전략적 유지관리계획 수립을 위한 구조물의 성능 예측 시스템 |
| KR101903003B1 (ko) | 2017-08-23 | 2018-10-01 | 주식회사 에스코컨설턴트 | 중장기 및 단기건전화 계획 수립을 위한 지하 구조물 성능평가 예측 시스템 |
-
2019
- 2019-07-29 KR KR1020190091837A patent/KR102094362B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101328889B1 (ko) * | 2012-11-26 | 2013-11-13 | 고려대학교 산학협력단 | 계측 변위 기반의 구조물 건전도 평가 시스템 |
| KR20170017659A (ko) | 2015-08-07 | 2017-02-15 | 주식회사 에스코컨설턴트 | 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템 |
| KR101783250B1 (ko) * | 2016-08-09 | 2017-09-29 | 주식회사 에스코컨설턴트 | 전략적 유지관리계획 수립을 위한 구조물의 성능 예측 시스템 |
| KR101903003B1 (ko) | 2017-08-23 | 2018-10-01 | 주식회사 에스코컨설턴트 | 중장기 및 단기건전화 계획 수립을 위한 지하 구조물 성능평가 예측 시스템 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102397419B1 (ko) * | 2021-05-27 | 2022-05-17 | (주)건설시스템융합기술원 | 균열 센서 기반의 콘크리트 구조물 임계시점 감지 시스템 및 방법 |
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