초록 ▼

연구의 목적 및 내용:
계측장비의 온도보정, 휨, 전단 그리고 비틀림과 같은 조합된 부재력에 대응하는 계측, Baseline data 없이 전체 구조물의 성능평가로부터 국부영역의 성능평가에 의한 포괄적인 손상탐지기법을 실험에 의해 제시하고 실무에 활용할 수 있는 손상탐지 매뉴얼을 제공하는 것이 본 연구의 최종목표가 된다.
내용 1: 가속도계는 자기온도보정 능력이 없으므로 이에 대한 연구는 필수적이라고 볼 수 있으며, 온도 이외에 습도 등과 같은 주변환경에 대한 영향이 평가되었다.
내용 2: 휨과 전단이나 비틀

연구의 목적 및 내용:
계측장비의 온도보정, 휨, 전단 그리고 비틀림과 같은 조합된 부재력에 대응하는 계측, Baseline data 없이 전체 구조물의 성능평가로부터 국부영역의 성능평가에 의한 포괄적인 손상탐지기법을 실험에 의해 제시하고 실무에 활용할 수 있는 손상탐지 매뉴얼을 제공하는 것이 본 연구의 최종목표가 된다.
내용 1: 가속도계는 자기온도보정 능력이 없으므로 이에 대한 연구는 필수적이라고 볼 수 있으며, 온도 이외에 습도 등과 같은 주변환경에 대한 영향이 평가되었다.
내용 2: 휨과 전단이나 비틀림 등에 의해 조합된 하중이 작용할 경우에 손상을 탐지하는 포괄적인 방법을 제시하였다.
내용 3: 동일한 형태의 하부구조물의 영역에서 측정된 데이터를 비교 분석하고 통계에 의해 손상위치를 탐지하는 방법을 제시하였다.
내용 4: 특정 부재에 국한된 탐지기법이 아닌 전체로부터 국부적으로 영역을 줄이면서 손상을 탐지하는 방법을 취하였다

연구결과:
- 스트레인 게이지 및 가속도계와 같은 진동과 관련된 계측장비와 소프트웨어를 활용하여 FRF data 와 같은 데이터를 추출하여 분석을 수행하였다.
- 진동에 사용되는 계측장비의 경우 실내 및 실외에 노출되어 사용됨에 따른 잡음에 의해 실무적으로 활용하는데 있어서 제한되는 부분이 있음을 고려하여 계측을 바탕으로 한 손상탐지 방법의 유효성을 이론적인 분석과 실험값을 제시하여 입증하였다.
- 손상탐지에 대한 기존의 연구들은 손상이 있는 경우에 대하여 Baseline data를 요구하여 손상 전후에 대한 응답을 비교하여 손상을 추적해나가는 방법이 주를 이루고 있다.
이를 활용하기 위하여 동적응답의 민감도에 대한 분석 및 휨과 변위, 곡률 등 부재의 성능을 고려하여 Baseline data 없이 국부적인 손상들을 추적하는 방법에 대하여 제시하기 위해 이론적·실험적 결과를 제시하였다.
- 4층 전단건물에 더불어 단순보와 캔틸레버 및 하부구조물등 다양한 구조시스템을 고려하여 데이터를 비교분석함으로써 비파괴분석에 대하여 보다 폭넓은 연구를 수행하였다.
- 진동의 계측을 통하여 측정된 다량의 데이터에 대하여, 실질적으로 손상을 파악하기 위한 데이터로 가공할 수 있도록 하는 분석적인 방법에 대하여 연구를 진행하였다.

연구결과의 활용계획:
- 타 구조물 그리고 타 부재에 대한 손상탐지 기법으로의 확대 응용
- 신기술 및 응용 능력의 확보
- 구조물의 비파괴검사의 신뢰성 증대
- 돔, 초고층 구조물 등의 구조물에 도입하여 구조물의 내구년한의 개선
- 상시 모니터링기법에 적용
- 국제 건설시장에서 기술력의 우위
- 국내기술에 의한 계측 장비의 도입 및 활성화

Abstract ▼

Purpose & contents:
The ultimate purpose of this study is to provide an integrated manuel on damage detection to be usable to field test including temperature correction of accelerometers, to position measurements corresponding to combined member forces, and to predict the local damage from the p

Purpose & contents:
The ultimate purpose of this study is to provide an integrated manuel on damage detection to be usable to field test including temperature correction of accelerometers, to position measurements corresponding to combined member forces, and to predict the local damage from the performance evaluation of the global structure and substructure without baseline data.
Content 1: This work provided the correction factors describing temperature effect.
Content 2: This study included the two or three-dimensional specimen and analysis to detect the damage.
Content 3: This study provided the method to detect the damage by the measured data only and statistical approach without the baseline data.
Content 4: This study presented a comprehensive and integrated manuel for practical work to detect the damage.

Result:
- The POM difference between two states before and after the occurrence of damage is utilized as an index to detect damage. It was shown that the damage region in the frame structure can be inferred by closing from the global structure to the damage-expected element.
- Considering that the stiffness and mass matrices are related with the real part of the expanded FRF data and the damping matrix with the imaginary part, the variation in the parameter matrices is evaluated.
- It was shown that the damage exists at the measurement locations to represent large and abrupt variation deviated from global mode shape curve. The proposed method is compared with the GSM (Gapped-Smoothing Method) provided by Ratcliffe and Bagaria and its superiority and effectiveness are illustrated in a numerical simulation and an experiment.
- The damageexpected substructure is traced by the distribution curve of constraint forces.Modeling the damage-expected substructure subjected to the predicted constraint forces and expanding the displacement data measured at several locations in the substructure, the local damage is detected by the displacement curvature method.
- It was shown that the strain sensor cannot indicate the damage if the sensor doesn’t locate at the damage. But the deflection sensor provides the information on the damage from the deflected curve by collected data.
- Utilizing FRF data measured at specific positions, with DOFs less than that of the system, as constraints to describe a damaged system, this study identifies parameter matrices such as mass, stiffness and damping matrices of the system, and provides a damage identification method from their variations.
- Considering the relationship between measured flexural strain and vertical deflection as a constraint, this work provides a method to detect damage based on the distribution of flexural curvatures and constraint forces along a structural beam-member. The constraint forces are forces required for describing the flexural shape of the damaged beam under static and dynamic loadings.
- The utilization of the FRF data extracted from the first and second resonance frequency ranges was compared. The effectiveness of the method was investigated through a steel beam test and a numerical experiment, as well as through comparisons with the FRF curvature method, depending on the existence of external noise.

Expected Contribution:
- Expansion of the proposed damage detection method to other structures and members
- Enhancement of new technology and applicability
- Enhancement of non-destructive technology
- Development of new measurement sensors
- Improvement of structural durability by installing the measurement sensors and incorporating the detection method
- Application to health monitoring method
- Comparative technology at international construction market