FEM과 HGA의 조합을 이용한 외부 긴장재의 손실 긴장력 평가: I. 이론

Evaluation on the Lost Prestressing Force of an External Tendon Using the Combination of FEM and HGA: I. Theory

  • 투고 : 2009.04.03
  • 심사 : 2009.08.05
  • 발행 : 2009.09.30

초록

본 논문은 외부 긴장된 긴장재의 손실 긴장력 추정에 대한 새로운 방법을 소개한다. 제안된 방법은 HGA과 FEM이 조합된 시스템 인식 기법으로 외부긴장된 긴장재의 손실된 긴장력이 추정된다. 제안된 기법의 인식변수로는 외부긴장 긴장재의 긴장력, 유효공칭직경, 단위길이당 질량과 레일리 감쇠 계수가 사용되었다. 첫째로 감쇠의 효과가 적용된 유한요소 모델 시스템을 모형화되고, 시스템 인식변수를 반복적으로 추정하는 역해석 기법을 이용하여 인식하게 된다. 마지막으로 3번의 수치실험을 통하여, 제안기법의 수치적 타당성 여부가 확인된다. 이때, 레일리 감쇠 계수를 제외한 인식변수들의 오차는 1%미만으로 인식된다.

This paper introduces a new method to estimate the loss of prestressing force for the externally prestressing tendon. The proposed method that combines of HGA and FEM is able to identify the lost tensile force of a externally prestressed tendon. The identification variables of the proposed method is a exteranlly prestressed tendon of tension, effective nominal diameter, mass per unit length and Rayleigh damping coefficients. First of all, a finite element model system is constructed to consider the effect of damping, and these variables are identified using inverse analysis technique - updating algorithm. Finally, throughout total 3 cases of numerical tests, the numerical propriety of the proposed method is verified. Here, it is seen that the errors in the estimated variables by the proposed method are about 1% except in the case of Rayleigh damping coefficients.

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참고문헌

  1. 김병화, 박대효, 시스템 인식기법을 이용한 케이블의 장력추정: II. 실험 및 적용, 대한토목학회, 제25권, 제4-A호, 2005, pp. 669-675
  2. 김창훈, 외부 긴장재를 갖는 콘크리트보의 비선형 휨거동 해석, 석사학위논문, 제주대학교, 2004
  3. 노명현, 장한택, 이상열, 박대효, 차분 진화 알고리즘 기반의 SI기법을 이용한 외부 긴장된 텐던의 장력추정, 대한토목학회, 대한토목학회, 제 29권, 제1-A호, 2009, pp. 9-18
  4. 노명현, 이상열, 박대효, hGA와 FEM을 조합한 외부 비부착 긴장재의 장력 평가기법, 대한토목학회 학술발표회 논문집, 2008, pp. 307-310
  5. 박대효, 김병화, 시스템 인식기법을 이용한 케이블의 장력추정: I. 이론, 대한토목학회, 제 25권, 제4-A호, 2005, pp. 661-668
  6. 박대효, 문석용, 주환중, 김병화, 진동기반의 SI기법 을 이용한 현수교 행어의 장력 추정: I. 이론, 대한토목학회, 제27권, 제2-A호, 2007, pp. 165-172
  7. 장한택, 김병화, 박대효, 진동기반의 SI기법을 이용한 현수교 행어의 장력 추정: III. 실험적 검증, 대한토목학회, 제28권, 제2-A호, 2008, pp. 215-222
  8. 장한택, 노명현, 이상열, 박대효, 진화 알고리즘기반의 SI기법을 이용한 외부 프리스트레싱으로 보강된텐던의 장력 추정, 한국전산구조공학회 학술발표회논문집, 2008
  9. 장한택, 노명현, 이상열, 박대효, 진동기반 SI기법을 이용한 외부 프리스트레싱 텐의 장력 추정, 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집, 2008, pp. 97-100
  10. 진강규, 유전알고리즘과 그 용용, 교우사, 2004
  11. 황희수, 퍼지-진화컴퓨팅 프로그래밍, 내하출판사, 2006
  12. Chopra, A.K., Dynamics of Structures : Theory and Applications to Earthquake Engineering . Prentice Hall; Englewood Cliffs, New Jersey, 2007
  13. Pham, D.T. and Jin, G., Genetic algorithm using gradient-like reproduction operator, Electronics letters ,Vol.31 No.18, 1995, pp.1558-1559 https://doi.org/10.1049/el:19951092
  14. Hartt, W. H. and Venugopalan, S., Corrosion Evaluation of Post-Tendons on the Mid Bay Bridge in Destin, Florida, Florida Department of Transportation Research Center, Florida, USA, 2002
  15. Irvine, H.M., Cable Structures. The MIT Press, Cambridge, Mass, 1981
  16. Kim, B.H., and Park, T., Estimation of cable tension force using the frequency-based system identification method, Journal of Sound and Vibration, Vol.304, No.3-5, 2007, pp. 660-676 https://doi.org/10.1016/j.jsv.2007.03.012
  17. Kim, B.H., Park, T., Shin, H., and Yoon, T.-Y., A Comparative Study of the Tension Estimation Methods for Cable Supported Bridges, International Journal of Steel Structures, Vol. 7, 2007, pp. 77-84
  18. Noh, M.H., Lee, S.Y., and Park, T., Estimation of Prestressing Force in External Tendons Using the combination of Finite Element Method and Hybrid Genetic Algorithm, Proceedings fo EnCon2008, 2nd Engineering Conference on Sustainable Engineering Infrastructures Development & Management, December 18~19, 2008, Kuching, Sarawak, Malayia
  19. NCHRP, Nondestructive Methods for Condition Evaluation of Prestressing Steel Strands in Concrete Bridge, USA, NCHRP Web Document 23, 1999