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초록
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본 논문은 서해대교 사장교의 보강형에 대한 고해상도 다점 모드형상을 TDD기법을 이용하여 추출한 사례를 소개한다. 상시진동에 대한 진동시험이 실시되었으며, 총 72개의 센서위치에서 수직방향 가속도 시간응답을 계측할 수 있는 계측 통신망이 구축되었다. 계측된 가속도 시간응답에 대하여 TDD기법을 적용하여 총 24차 수직방향 모드형상이 추출되었다. 추출된 모드형상은 현재 운용중인 상시모니터링 시스템에서는 계측되지 못한 많은 모드들을 포함하고 있다. 장대교량과 같이 대형구조물의 고해상도 모드형상 추출에는 다른 여러 가지 동특성 추출기법보다 TDD기법이 매우 효과적인 것을 확인 할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper reports the mode shapes of Seohae cable-stayed bridge extracted by TDD technique. In order to record total 72 acceleration points in the vertical direction of the bridge deck, a custom made data acquisition system with LAN communication has been especially developed and a set of ambient v...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 우선적으로 서해대교 보강형에 대한 고해상도 모드형상 확보를 위하여, 상시진동에 대한 다점 가속도 계측 현장실험을 실시하고, 계측데이터에 대한 모달분석을 수행하여 서해대교 유지관리 및 장기거동분석의 기초자료를 확보하고자 하였다.
  • 모드형상)을 통하여 서해대교 사장교 보강형의 고해상도 다점 모드형상을 TDD기법을 이용하여 추출하고, TDD기법의 현장 적용성 및 실용성을 장대교량에 대하여 검증하고자 한다. 또한, 동반 논문(II. 고유진동수와 감쇠비)을 통하여 기 발표된 TDD기법의 시간변수 추출 알고리즘을 새롭게 제안하고자 한다.
  • 본 논문의 구성은 우선 TDD기법의 간략한 이론적 배경을 살펴보고, 오프라인(off-line)상태에서 실시한 다점 상시진동 시험을 소개하고, 계측된 시간응답자료에 대하여 TDD기법을 반복 적용한 고해상도 모드형상 추출과정을 소개 한다.
  • 게다가, 모드형상 추출을 위하여 적용된 기법들은 모두 PP기법을 적용하였고, 새로운 기법의 적용연구사례는 전무한 실정이다. 이에, 본 논문(I. 모드형상)을 통하여 서해대교 사장교 보강형의 고해상도 다점 모드형상을 TDD기법을 이용하여 추출하고, TDD기법의 현장 적용성 및 실용성을 장대교량에 대하여 검증하고자 한다. 또한, 동반 논문(II.

가설 설정

  • 2. 장대교량과 같은 대형 구조물의 모드형상은 다점 고해상도 모드형상의 계측이 필요하다. 모드형상은 지점부의 원활한 거동 파악, 손상도 추정, 및 완성계 수치모델의 개선 등의 기본자료로서 이용되고, 동역학적 거동이 중요한 장대교량의 경우에 고해상도 모드형상의 추출은 구조물의 원활한 유지관리를 위하여 반드시 필요한 사항이다.
  • 여기서, n은 계측가속도 신호에 녹아있는 모드의 수이다. 이때, 기본 가정은 샘플링 빈도안에 n개의 지배적인 모드가 존재한다는 것이다. 다음은, 상기 다자유도 신호로부터 i번째 모드만을 가지고 있는 단자유도 신호를 우선 추출한다.
  • 첫째, 편미분 방정식의 해법 중에 하나인 변수분리(separation of variables)의 원리를 고유치 추출기법에 적용한 것이다. 즉, 모드형상과 같은 공간 변수들(spatial variables)과, 고유 진동수나 감쇠비 같은 시간변수들(temporal variables)은 서로 독립적 변수들로 추출될 수 있다는 가정 하에, 특정 단일모드에 대한 공간변수(모드형상)를 우선 추출하고, 그 후에 상응하는 시간변수들을 추출할 수 있다는 것이다. 이렇게 하면, 기존의 ITD기법과 ERADC기법의 막대한 계산량을 상당히 줄일 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
구조물의 고유특성치를 추출하는 방법은 어떻게 분류될 수 있는가? 구조물의 고유진동수, 모드형상, 감쇠비 등과 같은 고유특성치를 추출하는 방법은 “입력 및 응답신호를 모두 이용하는 방법(forced vibration test)”과 “응답신호만을 이용하는 방법(ambient vibration test)”으로 크게 분류될 수 있다. 전자의 경우는, 구조물의 가진신호(excitation signal)와 응답신호(responses signal)를 모두 계측하여서 고유특성치를 추출 하는 방법으로서, 1960년대부터 본격적 연구가 진행되었고 1980년대까지 수많은 연구 성과가 보고되었다(Juang and Pappa, 1988; Ewins, 2000).
구조물의 고유특성치를 추출하는 방법 중 응답신호만을 이용하는 방법은 어떤 방법인가? 전자의 경우는, 구조물의 가진신호(excitation signal)와 응답신호(responses signal)를 모두 계측하여서 고유특성치를 추출 하는 방법으로서, 1960년대부터 본격적 연구가 진행되었고 1980년대까지 수많은 연구 성과가 보고되었다(Juang and Pappa, 1988; Ewins, 2000). 후자의 경우는, 구조물의 가진 신호를 계측하기 어려운 경우에 응답신호만을 이용하여서 고유특성치를 추출하는 방법으로서, 토목구조물에 대해서 1970년대부터 본격적 연구가 진행되어 오고 있다 (Amussen 1997, Farrar and James 1997). 여기서, 토목구조물과 같이 규모가 대형 구조물의 경우에는 전자의 방법은 적용이 용이치 않다.
구조물의 고유특성치를 추출하는 방법 중 입력 및 응답신호를 모두 이용하는 방법은 어떤 방법인가? 구조물의 고유진동수, 모드형상, 감쇠비 등과 같은 고유특성치를 추출하는 방법은 “입력 및 응답신호를 모두 이용하는 방법(forced vibration test)”과 “응답신호만을 이용하는 방법(ambient vibration test)”으로 크게 분류될 수 있다. 전자의 경우는, 구조물의 가진신호(excitation signal)와 응답신호(responses signal)를 모두 계측하여서 고유특성치를 추출 하는 방법으로서, 1960년대부터 본격적 연구가 진행되었고 1980년대까지 수많은 연구 성과가 보고되었다(Juang and Pappa, 1988; Ewins, 2000). 후자의 경우는, 구조물의 가진 신호를 계측하기 어려운 경우에 응답신호만을 이용하여서 고유특성치를 추출하는 방법으로서, 토목구조물에 대해서 1970년대부터 본격적 연구가 진행되어 오고 있다 (Amussen 1997, Farrar and James 1997).
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