A Study on Development of Structural Health Monitoring System for Steel Beams Using Strain Gauges

This study aimed to develop a Structural Health Monitoring System for steel beams in the manner of suggesting and verifying a theoretical formula for displacement estimation using strain gauges, and estimating the loading points and magnitude. According to the results of this study, it was found that when a load of 160kN (56% of the yield load) was applied, the error rate of the deflection obtained with a strain gauge at the point of maximum deflection compared to the deflection measured with a displacement meter was within 2%, and that the estimates of the magnitude and points of load application also showed the error rate of not more than 1%. This suggests that the displacement and load of steel beams can be measured with strain gauges and further, it will enable more cost-effective sensor designing without displacement meter or load cell. The Structural Health Monitoring System program implemented in Lab VIEW gave graded warnings whenever the measured data exceeds the specified range (strength limit state, serviceability limit state, yield strain), and both the serviceability limit state and strength limit state could be simultaneously monitored with strain gauge alone.

변형률계를 이용한 강재보의 건전도 평가 시스템 개발에 관한 연구

이 연구에서는 변형률계를 사용하여 변위를 추정하는 이론식을 제안 및 검증하고 하중 작용점과 크기를 추정하여 강재보의 건전도 평가 시스템을 개발하고자 하였다. 실험결과 160kN(항복하중의 56%)가력시 최대처짐 점에서 변형률계를 사용하여 얻는 처짐과 변위계의 측정처짐과의 오차율이 2%이내로 나타났으며 하중작용점 및 크기의 추정도 오차율1% 이내로 나타났다. 이를 통해 변형률계로 강재보의 변위 및 하중을 계측 할 수 있으며 나아가 변위계와 하중계의 생략으로 경제적인 센서설계를 할 수 있다. Lab VIEW로 구현된 건전도 평가 프로그램은 측정된 데이터가 일정 범위(강도 한계상태, 사용성 한계상태, 항복변형률)를 넘어설 때 단계별 경고를 발생하였고 변형률계 만으로 사용성한계상태와 강도한계상태를 동시에 모니터링 할 수 있었다.