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제안 방법
- 3개동의 상시진동계측 파형에서 하프파워법과 RD법의 두 가지 방법을 통하여 감쇠율을 산정하였다. 진동계측은 장변과 단변에서 계측하였지만, 하프파워법과 RD법의 계측파형이 비교적 우수한 장변에 대해서만 상호 비교분석을 실시하였다.
- 건물의 높이 96.2m~160.0m, 고유진동수 0.27Hz~0.59Hz 범위의 고층건물의 상시진동계측 데이터에 대한 하프 파워 법과 RD법을 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 계측건물 S1에 대해 하프파워법의 적용성을 분석하기 위하여 앙상블의 데이터 수를 1024, 2048, 4096, 8192로 증가시키면서 감쇠율의 변화추이를 분석하였다. 앙상블 데이터 수가 1024, 2048, 4096의 경우는 20회 평균 파워스펙트럼을 이용하였고, 8192의 경우는 10회 평균 파워스펙트럼을 이용하여 감쇠율을 산정하였다.
- 계측건물 S2에 대해 하프파워법의 적용성을 분석하기 위하여 앙상블의 데이터 수를 1024, 2048로 증가시키면서 감쇠율의 변화추이를 분석하였다. 앙상블 데이터 수가 1024의 경우는 20회 평균 파워스펙트럼을 이용하였고, 2048의 경우는 10 회 평균 파워스펙트럼을 이용하여 감쇠율을 산정하였다.
- 계측건물 SRC1 에 대한 하프파워법의 적용성을 분석하기 위하여 앙상블의 데이터 수를 1024, 2048, 4096, 8192로 증가시키면서 감쇠율의 변화추이를 분석하였다. 앙상블 데이터 수가 1024, 2048, 4096의 경우는 20회 평균 파워스펙트럼을 이용하였고, 8192의 경우는 10회 평균 파워스펙트럼을 이용하여 감쇠율을 산정하였다.
- 계측장비는 서보 가속도계 센서 (共和電業 1996)를 사용하였으며, 데이터의 기록과 FFT분석을 위하여 네덜란드의 Difa Measuring 시스템(1995)의 4채널용 APB200 보드를 노트북 PC에 연결하였다. signal conditioner는 VAQ-700A Series(共和電業 1996)를 이용하였다.
- 의하여 감쇠율을 산정할 수 있다. 고유진동수와 감쇠율을 산정하기 위하여 시계열파형에서 파워스펙트럼을 구하였다. 파워 스펙트럼은 20회 평균파워 스펙트럼을 사용하였다.
- 따라서 본 논문에서는 상시진동계측에서 얻은 시계열 파형에서 하프파워법과 RD법을 통하여 감쇠율을 산정하여 해석법에 따른 감쇠율의 변동성을 분석하였다. 상시진동계측은 국내 철골조 건물 2개동과 철골철근콘크리트조 건물 1개동을 대상으로 실시하였다.
- 상시진동계측은 건물의 장변과 단변을 동시에 시계열 파형으로 계측하였다. 가속도계 센서는 전부 건물 옥상에 설치하였다.
- 앙상블사이즈에 따른 하프파워법에 의한 감쇠율을 분석하기 위하여, 앙상블 데이터수의 변화에 따른 고유진동수와 bandwidth의 변화를 분석하였다. 고유진동수는 거의 변화가 없이 0.
- 평균 파워스펙트럼을 사용한 이유는 1회 파워스펙트럼으로 파워스펙트럼의 근사식을 구하면 계측점과 근사곡선의 상관이 낮기 때문이다. 평균파워 스펙트럼을 구하여 파워 스펙트럼의 평활화를 도모한 후, 파워스펙트럼 근사곡선의 상관계수가 0.90 이상의 함수에서 식 (1)의 하프파워법을 이용하여 감쇠율을 구하였다. 파워스펙트럼 산정시에는 harming window를 사용하였다.
- 상시진동계측은 국내 철골조 건물 2개동과 철골철근콘크리트조 건물 1개동을 대상으로 실시하였다. 하프파워 법 (halFpower bandwidth method) 의 변수는 앙상블 데이터수를 1024, 2048, 4096, 8192로 변화시키면서 감쇠율의 변화 경향을 분석하여 하프파워법의 적용성을 검토하였다.
대상 데이터
- 75%를 나타내고 있다. RD법에 의한 감쇠율 산정시에는 13개의 피크를 사용하였다. 데이터 사이즈가 1024, 2048에서는 하프 파워 법의 감쇠율이 RD법에 의한 감쇠율 값보다 각각 1.
- 앙상블 데이터 수가 1024의 경우는 20회 평균 파워스펙트럼을 이용하였고, 2048의 경우는 10 회 평균 파워스펙트럼을 이용하여 감쇠율을 산정하였다. 계측된 데이터길이의 제한으로 인하여 데이터 사이즈가 2048까지만 분석을 하였다.
- 대상건축물은 서울 소재의 철골조 건물 2개동과 철골 철근콘크리트조 건물 1개동이다. 평면 형태는 데이터의 일관성을 위하여 모든 층의 평면이 장방형인 건물만을 대상으로 하였다.
- 감쇠율의 변동성을 분석하였다. 상시진동계측은 국내 철골조 건물 2개동과 철골철근콘크리트조 건물 1개동을 대상으로 실시하였다. 하프파워 법 (halFpower bandwidth method) 의 변수는 앙상블 데이터수를 1024, 2048, 4096, 8192로 변화시키면서 감쇠율의 변화 경향을 분석하여 하프파워법의 적용성을 검토하였다.
- 표 3은 계측건물의 개요이다. 층수는 27층~36층의 범위이고, 건물높이는 96.2m~ 160m 범위이다. (윤성원 2003)
- 건물 1개동이다. 평면 형태는 데이터의 일관성을 위하여 모든 층의 평면이 장방형인 건물만을 대상으로 하였다. 표 3은 계측건물의 개요이다.
데이터처리
- 감쇠율의 변화추이를 분석하였다. 앙상블 데이터 수가 1024, 2048, 4096의 경우는 20회 평균 파워스펙트럼을 이용하였고, 8192의 경우는 10회 평균 파워스펙트럼을 이용하여 감쇠율을 산정하였다.
- 방법을 통하여 감쇠율을 산정하였다. 진동계측은 장변과 단변에서 계측하였지만, 하프파워법과 RD법의 계측파형이 비교적 우수한 장변에 대해서만 상호 비교분석을 실시하였다.
이론/모형
- 06%로 근접해감을 알 수 있었다. RD법에 의한 감쇠율 산정시에는 4 개의 피크를 사용하여 대수감소법으로 산정하였다.
- 그림 5는 파워스펙트럼의 예로서 하프파워법으로 감쇠율을 구하기 위하여 MATLAB을 이용하여 계측점의 근사식을 구하였다. 이 근사식의 상관계수는 앙상블 데이터 수가 1024, 2048, 4096, 8192인 경우에 장변은 0.
- 고유진동수와 감쇠율을 산정하기 위하여 시계열파형에서 파워스펙트럼을 구하였다. 파워 스펙트럼은 20회 평균파워 스펙트럼을 사용하였다. 평균 파워스펙트럼을 사용한 이유는 1회 파워스펙트럼으로 파워스펙트럼의 근사식을 구하면 계측점과 근사곡선의 상관이 낮기 때문이다.
- 90 이상의 함수에서 식 (1)의 하프파워법을 이용하여 감쇠율을 구하였다. 파워스펙트럼 산정시에는 harming window를 사용하였다.
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