건축, 토목 구조물은 시공 초기의 상태에서 시간이 경과함에 따라 예상치 못한 외부 하중 혹은 점진적인 노후화 및 피로, 부식과 같은 구조적인 손상이 발생할 수 있다. 구조물의 손상발생시 손상규모 및 손상발생위치의 신속한 탐지 후 구조적인 성능을 회복시키는 것이 인적 피해 및 경제적 손실을 방지하는데 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 구조 건전도 모니터링(SHM)의 기초단계로 충격해머를 이용한 강제진동실험(Forced Vibration Test : FVT)을 통하여 3층 축소모형 철골 가새 구조물을 대상으로 실험적 모드해석을 수행하여 신뢰할 수 있는 동적특성을 파악하고 ...
건축, 토목 구조물은 시공 초기의 상태에서 시간이 경과함에 따라 예상치 못한 외부 하중 혹은 점진적인 노후화 및 피로, 부식과 같은 구조적인 손상이 발생할 수 있다. 구조물의 손상발생시 손상규모 및 손상발생위치의 신속한 탐지 후 구조적인 성능을 회복시키는 것이 인적 피해 및 경제적 손실을 방지하는데 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 구조 건전도 모니터링(SHM)의 기초단계로 충격해머를 이용한 강제진동실험(Forced Vibration Test : FVT)을 통하여 3층 축소모형 철골 가새 구조물을 대상으로 실험적 모드해석을 수행하여 신뢰할 수 있는 동적특성을 파악하고 유한요소해석을 병행하여 그 결과를 비교, 분석함으로써 동적데이터의 상간관계를 검증한다. 그리고 실험모델에 단계적인 손상을 모사하여 그에 따르는 동적특성의 변화를 분석하였고 해석과 실험 간의 상호비교를 위해 MAC(Modal Assurance Criterion)를 사용하여 손상탐지 및 손상부위 판별 가능성을 검토한 결과 다음과 같이 요약될 수 있다.
(1) 3층 축소모형 철골 가새 구조물의 유한요소해석 고유진동수가 실험적 모드해석의 고유진동수 보다 높은 값을 보여주며 이는 유한요소해석의 모드형상이 실험적 모드해석의 모드형상보다 강성이 강한 거동으로 나타남을 알 수 있다.
(2) 손상전 구조물과 손상 단계별 고유진동수의 직접비교만으로는 고유진동수에 민감하지 않은 적은양의 손상에 대해서 손상검출이 제대로 이루어지기 어렵다.
(3) 고유진동수에 비하여 손상전 구조물과 손상 단계별 모드간의 비교를 통한 MAC이 손상에 더 민감하게 반응하는 것을 알 수 있으며, 손상경보가 충분히 이루어지는 것으로 사료된다.
(4) 실험적 모드해석과 유한요소해석 상호간의 해석결과에 대한 명확한 일치성의 검증 여부와 고유진동수 및 모드형상 간에 최소화된 오차를 위해 모델보정의 필요성을 보여주고 있다.
건축, 토목 구조물은 시공 초기의 상태에서 시간이 경과함에 따라 예상치 못한 외부 하중 혹은 점진적인 노후화 및 피로, 부식과 같은 구조적인 손상이 발생할 수 있다. 구조물의 손상발생시 손상규모 및 손상발생위치의 신속한 탐지 후 구조적인 성능을 회복시키는 것이 인적 피해 및 경제적 손실을 방지하는데 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 구조 건전도 모니터링(SHM)의 기초단계로 충격해머를 이용한 강제진동실험(Forced Vibration Test : FVT)을 통하여 3층 축소모형 철골 가새 구조물을 대상으로 실험적 모드해석을 수행하여 신뢰할 수 있는 동적특성을 파악하고 유한요소해석을 병행하여 그 결과를 비교, 분석함으로써 동적데이터의 상간관계를 검증한다. 그리고 실험모델에 단계적인 손상을 모사하여 그에 따르는 동적특성의 변화를 분석하였고 해석과 실험 간의 상호비교를 위해 MAC(Modal Assurance Criterion)를 사용하여 손상탐지 및 손상부위 판별 가능성을 검토한 결과 다음과 같이 요약될 수 있다.
(1) 3층 축소모형 철골 가새 구조물의 유한요소해석 고유진동수가 실험적 모드해석의 고유진동수 보다 높은 값을 보여주며 이는 유한요소해석의 모드형상이 실험적 모드해석의 모드형상보다 강성이 강한 거동으로 나타남을 알 수 있다.
(2) 손상전 구조물과 손상 단계별 고유진동수의 직접비교만으로는 고유진동수에 민감하지 않은 적은양의 손상에 대해서 손상검출이 제대로 이루어지기 어렵다.
(3) 고유진동수에 비하여 손상전 구조물과 손상 단계별 모드간의 비교를 통한 MAC이 손상에 더 민감하게 반응하는 것을 알 수 있으며, 손상경보가 충분히 이루어지는 것으로 사료된다.
(4) 실험적 모드해석과 유한요소해석 상호간의 해석결과에 대한 명확한 일치성의 검증 여부와 고유진동수 및 모드형상 간에 최소화된 오차를 위해 모델보정의 필요성을 보여주고 있다.
As time goes on from the status of the initial construction, the civil engineering structure may confront with the structural damage due to unexpected outer load, gradual worn out and tiredness and corrosion. In a case any damage occurs to the structure, it is very important to promptly detect the s...
As time goes on from the status of the initial construction, the civil engineering structure may confront with the structural damage due to unexpected outer load, gradual worn out and tiredness and corrosion. In a case any damage occurs to the structure, it is very important to promptly detect the scale and the position of damage and to recover the structural function in order to prevent the human damage and economic damage. In our study, as the basic stage of structural health monitoring(SHM), we are going to understand the credible dynamic nature by implementing the experimental mode interpretation to the structure of steel brace members of 3-story reduced-model through Forced Vibration Test(FVT) by using an impact hammer and define the interrelation of dynamic data by comparing and analyzing its results in parallel with the interpretation of limited elements. And, by presuming phased damage upon the experiment model, we analyzed the change of dynamic nature of it and as we examined the possibility of the damage detection and the distinction of damaged part by using MAC(Modal Assurance Criterion) for the mutual comparison between experiments, we can summarize the result as follows.
(1) The natural frequency in the limited elements interpretation of the structure of steel brace members of 3-story reduced-model shows the higher value than the natural frequency in the experimental mode interpretation and this means the mode feature in the limited elements interpretation appears as stronger than the mode feature in the experimental mode interpretation.
(2) It is hard to correctly figure out the damage to a damage of lower degree not sensitive to the natural frequency only by means of direct comparison of the natural frequency of phased damage and damaged structure.
(3) Through the comparison between the structure before damage and the mode of each phase of damage, we could see MAC is more sensitively react to the damage, compared with the natural frequency, and it is understood the damage alarm is functioning enough.
(4) To figure out whether the experimental mode interpretation and the interpretation of limited elements are correctly coincide or not, and to minimize the error between the natural frequency and the mode feature, the result shows the necessity to arrange and reinforce the model.
As time goes on from the status of the initial construction, the civil engineering structure may confront with the structural damage due to unexpected outer load, gradual worn out and tiredness and corrosion. In a case any damage occurs to the structure, it is very important to promptly detect the scale and the position of damage and to recover the structural function in order to prevent the human damage and economic damage. In our study, as the basic stage of structural health monitoring(SHM), we are going to understand the credible dynamic nature by implementing the experimental mode interpretation to the structure of steel brace members of 3-story reduced-model through Forced Vibration Test(FVT) by using an impact hammer and define the interrelation of dynamic data by comparing and analyzing its results in parallel with the interpretation of limited elements. And, by presuming phased damage upon the experiment model, we analyzed the change of dynamic nature of it and as we examined the possibility of the damage detection and the distinction of damaged part by using MAC(Modal Assurance Criterion) for the mutual comparison between experiments, we can summarize the result as follows.
(1) The natural frequency in the limited elements interpretation of the structure of steel brace members of 3-story reduced-model shows the higher value than the natural frequency in the experimental mode interpretation and this means the mode feature in the limited elements interpretation appears as stronger than the mode feature in the experimental mode interpretation.
(2) It is hard to correctly figure out the damage to a damage of lower degree not sensitive to the natural frequency only by means of direct comparison of the natural frequency of phased damage and damaged structure.
(3) Through the comparison between the structure before damage and the mode of each phase of damage, we could see MAC is more sensitively react to the damage, compared with the natural frequency, and it is understood the damage alarm is functioning enough.
(4) To figure out whether the experimental mode interpretation and the interpretation of limited elements are correctly coincide or not, and to minimize the error between the natural frequency and the mode feature, the result shows the necessity to arrange and reinforce the model.
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