• Smart Structures and Systems
• /
• 제19권3호
• /
• pp.269-277
• /
• 2017

Recently, there has been significant interest in structural health monitoring for civil engineering applications. In this research, a specially designed tendon, proposed by embedding FBG sensors into the center king cable of a 7-wire strand tendon, was applied for long-term health monitoring of tensile forces on a ground anchor. To make temperature independent sensors, the effective temperature compensation of FBG sensors must be considered. The temperature sensitivity coefficient ${\beta}^{\prime}$ of the FBG sensors embedded tendon was successfully determined to be $2.0{\times}10^{-5}^{\circ}C^{-1}$ through calibrated tests in both a model rock body and a laboratory heat chamber. Furthermore, the obtained result for ${\beta}^{\prime}$ was formally verified through the ground temperature measurement test, expectedly. As a result, the ground temperature measured by a thermometer showed good agreement compared to that measured by the proposed FBG sensor, which was calibrated considering to the temperature sensitivity coefficient ${\beta}^{\prime}$. Finally, four prototype ground anchors including two tension ground anchors and two compression ground anchors made by replacing a tendon with the proposed smart tendon were installed into an actual slope at the Yeosu site. Tensile forces, after temperature compensation was taken into account using the verified temperature sensitivity coefficient ${\beta}^{\prime}$ and ground temperature obtained from the Korean Meteorological Administration (KMA) have been monitored for over one year, and the results were very consistent to those measured from the load cell, interestingly.

• Advanced Composite Materials
• /
• 제17권2호
• /
• pp.125-137
• /
• 2008

FBG (Fiber Bragg Grating) sensors and optical fibers were embedded into CFRP dry preforms before resin impregnation in VaRTM (Vacuum-assisted Resin Transfer Molding). The embedding location was the interface between the skin and the stringer in a CFRP-stiffened panel. The reflection spectra of the FBG sensors monitored the strain and temperature changes during all the molding processes. The internal residual strains of the CFRP panel could be evaluated during both the curing time and the post-curing time. The temperature changes indicated the differences between the dry preform and the outside of the vacuum bagging. After the molding, four-point bending was applied to the panel for the verification of its structural integrity and the sensor capabilities. The optical fibers were then used for the newly-developed PPP-BOTDA (Pulse-PrePump Brillouin Optical Time Domain Analysis) system. The long-range distributed strain and temperature can be measured by this system, whose spatial resolution is 100 mm. The strain changes from the FBGs and the PPP-BOTDA agreed well with those from the conventional strain gages and FE analysis in the CFRP panel. Therefore, the fiber-optic sensors and its system were very effective for the evaluation of the VaRTM composite structures.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제23권6호
• /
• pp.695-702
• /
• 2019

The number of cable-stayed bridges has been increasing worldwide, causing issues in maintaining the structural safety and integrity of bridges. The stay cable, one of the most critical members in cable-stayed bridges, is vulnerable to wind-induced vibrations owing to its inherent low damping capacity. Thus, vibration mitigation of stay cables has been an important issue both in academia and practice. While a semi-active control scheme shows effective vibration reduction compared to a passive control scheme, real-world applications are quite limited because it requires complicated equipment, including for data acquisition, and power supply. This study aims to develop an Arduino-based integrated cable vibration control system implementing a semi-active control algorithm. The integrated control system is built on the low-cost, low-power Arduino platform, embedding a semi-active control algorithm. A MEMS accelerometer is installed in the platform to conduct a state feedback for the semi-active control. The Linear Quadratic Gaussian control is applied to estimate a cable state and obtain a control gain, and the clipped optimal algorithm is implemented to control the damping device. This study selects the magnetorheological damper as a semi-active damping device, controlled by the proposed control system. The developed integrated system is applied to a laboratory size cable with a series of experimental studies for identifying the effect of the system on cable vibration reduction. The semi-active control embedded in the integrated system is compared with free and passive mode cases and is shown to reduce the vibration of stay-cables effectively.

• 한국산업융합학회 논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.193-199
• /
• 2023

In this study, an analysis was conducted to analyze the structural stability of the piezoelectric power generation module and to determine the optimal burying hole interval for concrete, the installation site of the power generation module. A piezoelectric element refers to a functional ceramic having a piezoelectric direct effect that converts mechanical energy into electrical energy and a piezoelectric reverse effect. In the analysis of the piezoelectric power generation module, the load condition was applied with about 16 tons and a total of 10 wheels in consideration of the container trailer. The purpose was to evaluate the stability of major components of the piezoelectric power generation module through finite element analysis. In order to determine the optimal burying location of the concrete ground for burying the piezoelectric power generation module, the stability of the ground structure according to the distance of the holes was determined. As a result of the analysis, the maximum stress of the piezoelectric power generation module was generated in the support spring, showing a stress of about 276.7 MPa. It was found that the spacing of holes for embedding the piezoelectric power generation module should be set to a minimum of 100 mm or more.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제31권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 2023

Assessment of the compressive strength of concrete plays a major role during formwork removal and in the prestressing process. In concrete, temperature changes occur due to hydration which is an influencing factor that decides the compressive strength of concrete. Many methods are available to find the compressive strength of concrete, but the maturity method has the advantage of prognosticating strength without destruction. The temperature-time factor is found using a LM35 temperature sensor through the IoT technique. An experimental investigation was carried out with 56 concrete cubes, where 35 cubes were for obtaining the compressive strength of concrete using a universal testing machine while 21 concrete cubes monitored concrete's temperature by embedding a temperature sensor in each grade of M25, M30, M35, and M40 concrete. The mathematical prediction model equation was developed based on the temperature-time factor during the early age compressive strength on the 1^st, 2^nd, 3^rd and 7^th days in the M25, M30, M35, and M40 grades of concrete with their temperature. The 14^th, 21^st and 28^th day's compressive strength was predicted with the mathematical predicted equation and compared with conventional results which fall within a 2% difference. The compressive strength of concrete at any desired age (day) before reaching 28 days results in the discovery of the prediction coefficient. Comparative analysis of the results found by the predicted mathematical model show that, it was very close to the results of the conventional method.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제22권8호
• /
• pp.33-43
• /
• 2022

지식 그래프 및 단백질 상호 작용과 같은 실제 데이터에서 개체들과 개체들의 관계 및 구조를 나타내기 위해 레이블 그래프를 사용한다. IT의 급속한 발전과 데이터의 폭발적인 증가로 사용자에게 관심 있는 정보를 제공하기 위한 서브 그래프 매칭 기술이 필요하다. 본 논문은 레이블의 의미적 유사성과 그래프 구조 차이를 고려한 근사 Top-k 서브 그래프 매칭 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 레이블 의미적 유사도를 고려하기 위하여 FastText을 활용한 학습 모델을 이용한다. 레이블 간 의미적 유사도를 미리 계산한 LSG(Label Similarity Graph)를 통해 처리 속도의 효율을 높인다. LSG를 통해 레이블이 정확하게 일치해야 확장이 가능한 기존 연구의 한계를 해결한다. 2-hop까지 탐색을 수행함으로써 질의 그래프에 대한 구조적 유사성을 지원한다. 매칭된 서브 그래프는 유사도 값 기반으로 Top-k 결과를 제공한다. 제안하는 기법의 우수성을 보이기 위하여 다양한 성능평가를 수행한다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.436-441
• /
• 2009

광섬유 센서는 구조 건전성 감시 분야에 적용되는 유망한 센서 시스템이다. 특히 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 본 분야에 있어 가장 각광받는 센서들 중에 하나이다. 이러한 FBG 센서는 브래그 파장의 이 동량을 알아내는 방법에 따라 다양한 시스템 구성이 가능하다. 또한 센서 시스템의 동특성은 이러한 시스템에 의해 결정된다. 본 논문에서는 FBG 센서의 브래그 파장 스팩트럼 최대 경사부에 단일 파장 레이저의 중심 파장을 맞춰 놓을 경우, 센서의 경사도가 센서 감도로 작용할 수 있다는 측정 원리를 이용하였다. 이러한 원리는 전체 측정 범위의 한계는 있지만 높은 민감도를 보장한다. 본 측정 원리의 적용 예로서, FBG 센서를 삽입한 복합재 평판을 오토클래이브를 이용해 제작하고 앞서 설명한 측정 원리를 적용하였다. 첫째로 삽입된 FBG 센서를 이용해 충격 망치로 가격된 복합재 평판의 고유 진동수를 성공적으로 측정하였다. 둘째로 고출력 스피커를 이용해 앞서 측정된 고유진동수 중 하나의 특정 주파수로 복합재 평판을 강제 가진 시켰다. 이때 발생하는 구조 진동을 FBG 센서로 측정하였고 동시에 ESPI 측정 시스템을 이용해 진동 모드 형상 역시 성공적으로 측정하여 복합재 구조물의 동특성을 파악하였다. 따라서, 이러한 두 실험을 통해 FBG 센서 시스템과 ESPI 측정 시스템이 복합재 구조물의 동특성 측정에 매우 유용한 기술임을 증명하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.41-47
• /
• 2016

본 연구에서는 콘크리트에 표면매입된 FRP판의 부착거동에서, 전단키와 연단거리의 효과를 관찰하기 위한 부착시험을 실시하였다. 실험에서의 주요변수는 전단키의 위치, 형태 그리고 연단길이이다. 규격 $3.6mm{\times}16mm$의 FRP를 $400mm{\times}200(300)mm{\times}400mm$ 규격의 콘크리트 블록에 매입하고 에폭시로 고정시켜서 실험변수에 따라 총 10개의 부착실험체를 제작하였다. FRP의 연단에 인장력을 가한 뒤 파괴시까지 실험을 실시하고 하중을 기록하였으며, 미끄러짐과 FRP의 인장변형량을 기록하였다. 실험으로부터, 전단키의 위치는 가력부에서 멀리 떨어질수록 전단강도가 상승하는 것으로 나타났으며, 전단키의 직경이 커질수록 내력이 저하되는 것으로 나타났다. 특히 전단키가 일정 이상의 규격이 되면 전단키가 없는 경우에 비하여 내력이 저하되어 오히려 부착강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. NSM FRP에서 응력장용방향의 연단거리가 길어짐에 따라 동일 부착길이임에도 불구하고 내력이 일부 증가하는 것으로 나타났다. 표면매입 보강된 FRP의 부착실험에서, FRP와 콘크리트사이의 부착-미끄러짐은 전체거동을 지배하는 것으로 나타나므로 이에 따른 과도한 미끄러짐은 설계에 반드시 고려될 필요가 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.315-321
• /
• 2012

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 유한요소해석 기반의 균질화 기법을 통해 나노복합재의 열전도 특성을 정확하고 효율적으로 예측할 수 있는 순차적 멀티스케일 균질화 해석기법을 제안하였다. 나노입자의 크기효과가 나노복합재의 유효 열전도 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 크기가 다른 구형 나노입자가 첨가된 나노복합재의 열전도 계수를 분자동역학 전산모사를 통해 예측했고, 그 결과 나노입자의 크기가 작아질수록 계면에서의 Kapitza열저항에 의해 나노복합재의 열전도 계수가 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 나노입자의 크기효과를 균질화 해석모델을 통해 정확하게 묘사하기 위해 Kapitza 열저항에 의한 계면에서의 온도 불연속 구간과 고분자 기지가 높은 밀도를 가지며 흡착되는 유효계면을 추가적인 상으로 도입하여 나노복합재를 입자, Kapitza 계면, 유효계면, 기지로 구성된 4상의 연속체 구조로 모델링하였다. 이후 순차적 멀티스케일 균질화 해석기법을 통해 유효계면의 열전도 계수를 나노복합재의 열전도 계수로부터 역으로 예측했으며, 이를 입자의 반경에 대한 함수로 근사하였다. 근사 함수를 토대로 다양한 입자 체적분율과 반경에 대한 나노복합재의 유효 열전도 특성을 예측하였으며, 유효계면에 대한 매개변수 연구를 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권6호
• /
• pp.60-67
• /
• 2021

최근 기존 재래식 거푸집 시스템의 다양한 문제를 해결하기 위하여, 데크플레이트를 거푸집으로 활용하는 방법이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 데크플레이트 거푸집 시스템은 대부분 데크플레이트를 부재에 매립하여 영구 존치 시키는 방법으로 기존 거푸집 시스템에 비해 경제적이며 시공성이 높다. 그러나 매립형 데크플레이트 거푸집 시스템의 경우 폭이 좁고 철근 배근이 복잡한 보와 같은 부재에 대해서는 콘크리트의 충진을 확인하기 어렵고 데크플레이트의 부식 등 시공 및 유지관리 측면에서 다양한 문제점이 있음이 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 보 부재 제작 시 콘크리트 양생 후 데크플레이트를 제거할 수 있는 탈형 보-데크 거푸집 시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템은 거푸집 역할을 수행할 수 있는 데크플레이트 모듈과 콘크리트 측압에 의한 변형을 막아주는 프레임과 선 배근되는 철망 그리고 이를 결합하는 접합부로 구성되어 있다. 연구결과 개발 시스템의 경우 시공성이 우수하고 콘크리트의 측압에 의한 변형을 효율적으로 막아주며, 손쉽게 제거가 가능함을 확인하였다.