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계측데이터 분석을 통한 모니터링 데이터의 계측관리기준 재설정
Reset of Measurement Control Criteria for Monitoring Data through the Analysis of Measured Data 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.18 no.6, 2014년, pp.105 - 113  

정철헌 (단국대학교 토목공학과) ,  안호현 (티엠이엔씨) ,  신수봉 (인하대학교 사회인프라공학과) ,  김유희 (인하대학교 토목공학과)

초록
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현재 공용중인 대부분의 시설물들은 다양한 센서로 구성된 계측시스템을 구축하고 있으며, 시스템에서 계측된 응답 데이터 분석을 통해 구조물의 건전성을 평가하고 있다. 건전성 평가 과정에서 적용하는 계측데이터의 계측관리기준은 일반적으로 공용 초기에 설정된 것으로, 시공회사 또는 설계회사 소속의 전문가들이 설계기준을 바탕으로 혹은 구조해석을 통해 설정하고 있다. 하지만 실 계측데이터에 적용하기 위해서는 이와 같이 설정되는 계측관리기준의 검증이 필요하며, 일부 연구자들은 교량의 관리를 위해 실 계측데이터에 계측관리기준을 적용하여 타당성을 검증하는 연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 통계적 접근방법을 활용하여 기설정된 계측관리기준을 검토하고, 체계적인 계측관리기준 재설정 방안을 제시하였다. 또한 구조물의 실 계측 데이터에 적용하여 그 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Most operating civil structures measure response data continuously by various types of sensors and evaluate their health conditions. Measurement control criteria for such civil structures are usually defined in the first operating stage by experts working at a construction or engineering company. Ho...

주제어

#계측관리기준   #모니터링 데이터   #통계적 접근방법   #재설정  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 시설물의 유지관리 초기에 시설물에 대한 구조해석 혹은 경험적 자료를 통해 설정되는 계측관리기준의 타당성을 실 모니터링 계측 데이터를 활용하여 검증하고, 현장 데이터를 사용하여 계측관리기준을 보정 및 재설정하는 방법론을 제시하였다. 그리고 계측관리기준의 재설정을 위해 계측 데이터에 통계적 분석 방법을 적용하였다.

가설 설정

  • 5의 계측데이터 막대분포도에서 확인할 수 있듯이 계측 센서의 종류 및 위치에 따라 계측데이터의 통계 분포도는 일정한 패턴을 가지고 있지 않는 것으로 분석된다. 따라서 본 연구에서는 단순하게 계측데이터의 통계분포를 정규분포로 가정하고 분석을 하였으며, 관리수준에 따른 관리기준은 정규분포도의 평균값에서 표준편자의 배수만큼 떨어진 것으로 설정하도록 하였다.
  • 본 연구에서 계측데이터는 온도의 영향을 배제하지 않은 것을 적용하도록 한정하였다. 그리고 계측관리기준은 시설물의 사용목적과 관리주체의 관리목적에 따라 변동될 수 있는 것이기 때문에, 본 논문에서는 일반적으로 적용할 수 있는 계측관리기준을 제시하지 않고, 관리주체가 계측관리기준을 선택할 수 있는 근거를 초과확률의 개념으로 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
계측관리기준은 일반적으로 어떤 값으로 설정하고 있는가? 이러한 계측 데이터의 관리기준은 설계회사 혹은 시공회사의 전문가가 수행한 구조해석을 통해 설정되거나 통상적으로 적용되는 경험적 기준값을 준용하여 설정하고, 이를 현장에서 적용하고 있다. 계측관리기준은 설계법에 따라 차이가 있지만, 일반적으로 허용응력, 항복응력, 혹은 극한강도의 백분율에 해당하는 값으로 설정하고 있으며, 이러한 계측관리기준은 센서 종류에 따라, 경우에 따라서는 센서의 위치까지 고려한 구조해석을 통해 설정하여 적용하고 있다 (MOLIT, 2011).
국내의 상시계측시스템을 이용하여 유지관리 중인 교량들의 계측데이터 관리 기준은 어떤 방법으로 설정되었는가? Joo et al. (2008)은 국내의 상시계측시스템을 이용하여 유지관리 중인 교량들의 계측데이터 관리 기준이 다음 4가지 방법으로 설정됨을 정리하였다; (a) 구조 계산서 등의 설계 자료를 이용하는 방법, (b) 실험을 통한 측정값을 이용하는 방법, (c) 구조해석 결과값을 이용하는 방법, 그리고 (d) 설계기준의 허용값을 이용하는 방법. 그러나 이러한 방법들은 교량별, 계측항목별로 상시 유지관리를 위한 기준치로는 적합하지 않으며 일정 수준의 관리기준치 설정이 필요하다고 언급하였다.
계측관리기준을 설정하고 적용하는 목적은? 일반적으로 이러한 계측관리기준을 설정하고 적용하는 목적은 시설물의 안전에 영향을 미칠 수 있는 상황이 발생하였을 때 이를 즉시 관리자에게 보고하고 적절한 조치를 취하게 하거나, 계측된 데이터를 사용하여 시설물의 건전상태를 평가하고 차후 관리에 대한 사항들을 예측하기 위한 것이다. 또한 계측센서의 지속적인 유지관리를 통해 기계적 이상이 발견되는 센서는 즉시 교체하고 영점조정을 통해 지속적으로 시설물의 거동을 계측하고 모니터링할 수 있도록 하는 것도 계측관리기준을 설정하는 목적의 일부에 포함된다 (ISO 18649, 2004; KS B ISO 14963, 2007).
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참고문헌 (14)

  1. Cho, H. N., Kang, K. K., and Cha, C. J. (2005), Reliability-based managing criteria for cable tension force in cable-stayed bridges, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, KSMI, 9(3), 129-138. 

  2. FIB (2003), Monitoring and safety evaluation of existing concrete structures, FIB, Switzerland. 

  3. FWHA (2003), Development of a model health monitoring guide for major bridges, FWHA, USA. 

  4. IIAC (2000), Comprehensive report for long-term measurement system of elevated roadway construction (A-7 tool) of Incheon International Airport, IIAC, Korea. 

  5. ISO 18649 (2004), Mechanical vibration - Evaluation of measurement results from dynamic tests and investigation on bridges, ISO. 

  6. Joo, B. C., Park, K. T., and Lee, W. S. (2008), Propose standardizing the existing determination method of the management criteria in bridge monitoring system, The Proceeding of KSCE 2008, KSCE, 3329-3332. 

  7. Kim, H., and Shin, S. (2010), Principal component analysis based structural health monitoring under varying environmental effects, Proceeding of KSCE 2010, KSCE, 1369-1373. 

  8. Kim. H., Yoon. J. G., Lee. J., and Chang. S. P. (2005), Analysis of long-term monitoring results of a cable-stayed bridge using ARX model, Proceeding of KSCE 2005, KSCE, 928-931. 

  9. KS B ISO 14963 (2007), Mechanical vibration and shock- Guidelines for dynamic tests and investigations on bridges and viaducts, ISO. 

  10. KS B ISO 18649 (2005), Mechanical vibration-Evaluation of measurement results from dynamic tests and investigations on bridge, ISO. 

  11. MOCT (2008), Standard measurement specification for construction and maintenance, February, Ministry of Construction and Transportation, Korea. 

  12. MOLIT (2011), Guideline for safety inspection and detailed safety diagnosis, Ministry of Land, Infrastructure, and Transportation, Korea. 

  13. Mufti, A. (2001), Guidelines for structural health monitoring, ISIS CANADA, Canada. 

  14. Shin, S., Park, H., and Kim, J. C. (2009), Local Damage Detection Using Acceleration ARX Model, Journal of KISM, KISM, 13(2), 115-121. 

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