초록 ▼

연구목표의 달성을 위한 네 가지 연구내용과 그 범위는 다음과 같다.
(1) 대상 교량 형식에 적합한 맞춤식 손상검색체계의 개발강판형교와 트러스교와 같은 대형 교량구조물들에 발생하는 손상의 위치와 크기를 소수의 진동모드를 사용하여 추정할 수 있는 손상검색방법을 개발하였다. 이를 위하여 모드민감도 이론과 패턴인식 이론 그리고 손상지수 이론이 사용되었다. 이 장에서 세부적으로 수행한 연구는 다음과 같다.
① 손상검색용 패턴인식모델을 설계하였다.
② 개선된 손상검색 알고리즘을 유도하였다.
③ 패턴인식체계의 판정알고리즘

연구목표의 달성을 위한 네 가지 연구내용과 그 범위는 다음과 같다.
(1) 대상 교량 형식에 적합한 맞춤식 손상검색체계의 개발강판형교와 트러스교와 같은 대형 교량구조물들에 발생하는 손상의 위치와 크기를 소수의 진동모드를 사용하여 추정할 수 있는 손상검색방법을 개발하였다. 이를 위하여 모드민감도 이론과 패턴인식 이론 그리고 손상지수 이론이 사용되었다. 이 장에서 세부적으로 수행한 연구는 다음과 같다.
① 손상검색용 패턴인식모델을 설계하였다.
② 개선된 손상검색 알고리즘을 유도하였다.
③ 패턴인식체계의 판정알고리즘을 유도하였다
④ 개선된 손상검색 알고리즘의
(2) 대상 교량 형식에 적합하게 손상검색체계를 만족시키는 모드계측체계의 개발 손상검색체계를 만족시키는 진동모드 계측체계를 설계하기 위하여 4 단계의 실험연구를 수행하였다.
① 손상검색용 모드데이터의 측정에 적합한 센서좌표 설계조건을 분석하였다.
② 가진방법에 따른 진동모드계측 과정과 결과를 검토하였다.
③ 구조손상에 따른 진동모드계측 결과를 분석하였다.
④ 실험 계측온도에 따른 진동모드계측 결과를 검토하였다.
(3) 손상검색체계와 모드계측체계를 통합하는 통합손상검색체계 IDIS의 설계통합손상검색체계인 lOIS는 다음과 같은 과정으로 설계되었다.
① IDIS 시스템의 계통도를 구성하였다.
② IDIS용 손상검색체계를 설계하고 이를 프로그래밍 하였다.
③ IDIS용 진동모드 계측체계를 설계하고 이를 적용할 수 있는 매뉴얼을 작성하였다.
(4) GUI 기 반 IDIS 시스템의 설계 및 프로그램의 개발
본 연구에서 개발하고자 하는 대상교량별 맞춤식 GUI-Based IDIS 시스텀은 계측 및 분석 , VB Interface 를 통한 데이터 입력, IDIS Main Engine의 작동, 그리고 VB Inger face를 통한 결과 출력의 전체 4 단계를 통합하는 응용프로그램이며, 이 시스템은 대상 교량별로 맞춤식으로 조정되도록 설계되고 프로그램 되었다.
GUI-Based IDIS 시스템은 네 단계로 개발되었다.
① GUI-Based IDIS 시스템의 구조를 정의하였다.
② GUI-Based IDIS 시스템의 계통도를 설계하였다.

③ GUI-Based IDIS 소프트웨어를 프로그래밍.
④ 개발된 IDIS 프로그램의 메뉴를 구성하였다.

Abstract ▼

In this research, an improved damage identification method has been formulated on the basis of vibration-based system identification techniques. A GUI-based integrated damage identification system (IDIS) has been developed to locate and size damage in real structures. The application of the GUI-base

In this research, an improved damage identification method has been formulated on the basis of vibration-based system identification techniques. A GUI-based integrated damage identification system (IDIS) has been developed to locate and size damage in real structures. The application of the GUI-based IDIS to real structures included the measurement of modal responses, the construction of damage-detection models, and the implementation of measurements and models into the damage-detection process.
By applying the sequence of the IDIS to the test structures, the following observations are made: first, the inflicted locations and severities of damage are relatively correctly predicted; second, the GUI environment enables for third-party users to easily access and run the IDIS system; and third, the simplicity of the program results in easy access for users but at the same time it limits the applicable scope of the IDIS system to only simple structures. On-going research is focused on improving the accuracy of damage identification results, expanding the IDIS to complex structures, and eliminating the erratic logics in the IDIS program.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...7
• 목차 ...10
• Contents ...15
• 표목차(List of Tables) ...20
• 그림목차(List of Figures) ...25
• 제 1 장 서론 ...39
• 저 1 절 연구의 배경 및 필요성 ...39
• 제 2 절 연구의 목적 및 범위 ...41
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황 ...44
• 제 1 절 SID 기법과 진동모드 실험에 의한 손상검색 기술의 현황 ...44
• 1. 개요 ...44
• 2. 국내.외 기술개발 현황 ...46
• 2.1 국내의 기술개발 현황 ...46
• 2.2 국외의 기술개발 현황 ...46
• 3. 본 연구진의 연구개발현황과 미래의 연구과제 ...47
• 3.1 본 연구진의 연구개발 현황 ...47
• 3.2 미래의 연구과제 ...47
• 제 2 절 교량 안전진단 기술의 현황 ...49
• 1. 개요 ...49
• 2. 안전진단/유지관리 기술의 분류 ...50
• 3. 안전진단/유지관리용 계측의 분류 ...52
• 4. 손상추정법의 분류 ...54
• 5. 손상검색 대상구조물에 대한 관점 ...56
• 제 3 절 본 연구의 손상추정 전략 ...58
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과 ...60
• 제 1 절 진동기초 손상검색 이론 ...60
• 1. 개요 ...60
• 2. 모드민감도 이론 ...62
• 3. 손상검색용 패턴인식 이론 ...64
• 4. SID 구조식벌 이론 ...67
• 5. 진동모드계측 이론 ...70
• 6. 신호처리와 모드분석 체계 ...73
• 제 2 절 진동기초 손상검색법의 개발 ...75
• 1. 개요 ...75
• 2. 손상검색용 패턴인식모델 ...75
• 3. SID 손상검색 알고리즘 ...77
• 3.1 일반 이론 ...77
• 3.2 손상지수법 A ...79
• 3.3 손상지수법 B ...80
• 3.4 개선된 손상검색알고리즘 - 손상지수법 C ...82
• 4. 손상 판정 알고리즘 ...86
• 5. 손상검색 알고리즘의 검증 - 트러스 구조 ...89
• 5.1 2D 평면 트러스 ...89
• 5.2 3D 입체트러스 ...95
• 6. 손상검색 알고리즘의 검증 - 보 구조물 ...104
• 6.1 2경간 연속보의 예 ...104
• 6.2 3D 보 모델 ...111
• 제 3 절 교량 손상검색용 진동모드실험법 ...119
• 1. 개요 ...119
• 2. 강판형교 모형의 진동모드실험 ...120
• 2.1 실험 모델 및 환경 ...120
• 2.2 가진/검진 센서링과 모드계측 ...123
• 2.3 가진법에 따른 모드계측실험 ...131
• 2.3.1 충격해머법 ...131
• 2.3.2 진동기법 ...135
• 2.3.3 상시교통하중법 ...138
• 2.3.4 가진법과 모드형상 ...142
• 2.4 구조손상과 모드특성의 관계 ...143
• 2.4.1 비손상 강판형교 모형의 모드특성 ...143
• 2.4.2 손상된 강판형교 모형의 모드특성 ...152
• 2.4.3 손상 전후의 모드형상 ...160
• 2.5 계측온도와 모드특성의 관계 ...162
• 2.5.1 계측온도와 고유진동수의 관계 ...162
• 2.5.2 계측온도와 감쇠계수damping coeff icient)의 관계 ...163
• 2.5.3 계측온도와 모드헝상의 관계 ...180
• 3. 트러스교 모형의 진동모드실험 ...181
• 3.1 실험 모덜 및 환경 ...181
• 3.2 가진/검진 센서링과 모드계측 ...181
• 3.2.1 충격해머법의 경우 ...182
• 3.2.2 진동기법의 경우 ...183
• 3.2.3 상시교통하중법의 경우 ...183
• 3.3 구조손상과 모드특성의 관계 ...184
• 3.3.1 손상시나리오 #1 : 격점에 정 하중 재하 ...184
• 3.3.2 손상시나리오 #2 : 하현재 단면의 일부 절단 ...195
• 2. 통합손상검색체계(IDIS)의 계통도 ...198
• 3. IDIS용 손상검색체계 및 프로그램 ...200
• 3.1 IDIS용 손상검색 알고리즘의 구성 ...200
• 3.2 손상검색 알고리즘의 프로그래밍 ...203
• 4. IDIS용 모드계측체계 ...204
• 4.1 모드계측체계 ...205
• 4.2 진동모드계측 Instruction Manual 작성 ...206
• 제 5 절 GUI-Based lOIS 시스템의 개발 ...223
• 1. 개요 ...223
• 2. 시스템의 구조 ...225
• 2.1 대상 시스템 ...225
• 2.2 시스템의 목표 ...225
• 2.3 시스템의 기능별 분류 ...226
• 3. 시스템 계통도의 설계 ...227
• 4. IDIS 시스템 소프트웨어의 프로그래밍 ...234
• 4.1 Beam 구조용 IDIS 프로그램 ...234
• 4.2 Truss 구조용 IDIS 프로그래밍 ...237
• 5. IDIS 프로그램의 구성 및 상세 ...240
• 5.1 Beam 구조용 IDIS ...240
• 5.2 Truss 구조용 IDIS ...255
• 제 6 절 GUI-Based IDIS 시스템의 검증 ...264
• 1. 개요 ...264
• 2. 강 판형교에 대한 IDIS 적용실험 ...265
• 2.1 모덜 #1 : 단순보 ...265
• 2.1.1 구조형상과 계측좌표 ...265
• 2.1.2 모드계측결과 ...266
• 2.1.3 IDIS 적용실험 ...267
• 2.2 모델 #2 : 단경간 강판형교 모형 ...274
• 2.2.1 구조형상 및 계측좌표 ...274
• 2.2.2 모드계측결과 ...275
• 2.2.3 IDIS 적용실험 : 2.1.2의 과정을 참조 ...277
• 2.3 모델 #3 : 3경간 강판헝교 모형 ...281
• 2.3.1 구조형상 및 계측좌표 ...281
• 2.3.2 모드계측결과 ...282
• 2.3.3 lOIS 적용실험 ...286
• 2.4 모델 #4 - 3경간 실물 강판형교 ...293
• 2.4.1 구조형상 및 계측좌표 ...293
• 2.4.2 모드계측결과 ...295
• 2.4.3 IDIS 적용실험 ...300
• 3. 트러스교에 대한 IDIS 적용실험 ...308
• 3.1 트러스교 모델 #1 - 단지간 2m 모델 ...308
• 3.1.1 구조형상 및 계측좌표 ...308
• 3.1.2 모드계측결과 ...310
• 3.1.3 IDIS 적용실험 ...316
• 3.2 트러스교 모델 #2 - 단지간 6m 모델 ...323
• 3.2.1 구조형상 및 계촉좌표 ...323
• 3.2.2 모드계측결과 ...324
• 3.2.3 IDIS 적용실험 ...327
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 ...331
• 제 1 절 연구개발목표 및 평가의 착안점 ...331
• 1. 당해년도 연구개발목표 ...331
• 2. 평가의 착안점 ...332
• 제 2 절 연구개발목표의 달성도 및 자체평가 ...333
• 1. 연구개발목표의 달성도 ...333
• 1.1 대상 교량 형식에 적합한 맞춤식 손상검색체계의 개발 ...333
• 1.2 대상 교량 형식에 적합하게 손상검색체계를 만족시키는 모드계측체계의 개발 ...334
• 1.3 손상검색체계와 모드계측체계를 통합하는 통합손상검색체계 IDIS의 설계 ...335
• 1.4 GUI기반 IDIS 시스템의 설계 및 프로그램의 개발 ...335
• 1.5 GUI-Based IDIS 시스템의 적용성 검증 ...336
• 2. 언구개발 달성도에 대한 자체 평가 ...336
• 3. 연구수행에 따른 문제점 및 대잭 ...338
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ...339
• (1) 제 1 단계 : 기술 전수와 적용성 실험 ...340
• (2) 제 2 단계 : 국내.외 공인의 획득 ...340
• (3) 제 3 단계 : IDIS의 상용화 및 자문회사로의 기술력 이관 ...340
• 제 6 장 참고문헌 ...341
• 부록 A IDIS 프로그램 CODE ...345