• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제12권1호
• /
• pp.117-126
• /
• 2008

본 논문에서는 기존 현수교의 정밀측량을 효과적으로 대체할 목적으로 비용과 인력의 소요가 적은 고해상도 디지털 카메라를 이용한 화상변위측정기법을 제시하고 이를 자동화 할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 사진의 분할매수에 따른 측정의 정밀도를 고찰하기 위하여 구조물 전체를 5장, 13장, 19장으로 분할 촬영하였고 실제 공용중인 현수교를 대상으로 측정결과를 비교하였다. 개발된 화상처리기법을 이용한 측정결과는 실제 현수교의 정밀형상 측량결과와 비교적 잘 일치하였으며 측정에 소요된 비용과 시간이 매우 절감되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 측정기법은 렌즈의 왜곡현상 보정알고리즘을 개선하고 프로그램의 자동화 비율을 높인다면 다양한 구조물에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제36권3호
• /
• pp.349-359
• /
• 2016

공용 중인 교량의 버페팅 응답을 해석적으로 평가하기 위해서는 교량 현장의 난류강도, 난류 스펙트럼, 조도계수, 거스트 계수 등 풍하중에 대한 분석이 우선되어야 하고, 해석 결과는 정적 공기력 계수, 플러터계수, 구조 감쇠비, 공기역학적 감쇠비, 고유 진동수 등 여러 변수에 의해 영향을 받는다. 본 논문에서 대상으로 한 교량은 32년째 공용 중에 있는 교량으로써 교량 주변의 지형조건은 설계 및 시공 당시에 비해 많은 변화가 발생하였으며 최근 기후 변화로 인한 풍 환경 역시 큰 변화가 있다. 이러한 이유로 대상교량에서 실측한 풍속 데이터를 분석하여 난류강도, 난류길이, 지표조도계수, 풍속 스펙트럼 등 교량 현장의 풍하중을 평가하였다. 교량 주변의 풍환경 평가 결과, 대상 교량은 해상교량임에도 불구하고 지표조도구분 II의 특성을 나타내고 있었다. 또한 실측한 구조물의 가속도, 변위 응답 데이터를 통해 대상교량의 감쇠비, 정적 공기력 계수, 고유진동수를 평가하여 계측기반 버페팅 해석 변수를 산정하였다. 계측데이터 기반의 해석 변수와 케이블강교량설계지침에 제시된 해석 변수를 적용하여 총 4가지 경우에 대한 버페팅 해석을 수행하였으며, 그 결과 10분 평균 풍속 25m/s이하에서 측정된 버페팅 응답과 계측 기반 해석 변수를 적용한 해석 응답이 가장 잘 일치함을 확인하였고, 계측 풍속과 Gumbel 확률분포를 이용하여 추정한 200년 재현기대 풍속인 45m/s에서의 버페팅 응답을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권3호
• /
• pp.747-754
• /
• 2014

마할라노비스 거리 이론에 기초한 통계적 패턴 인식 기술은 안정된 외부하중에 대한 구조물 상태 평가에 대한 유용성에도 불구하고 지진과 같이 큰 변동성의 외부하중에 대한 구조물의 건전도 모니터링에는 취약하다. 손상은 일반적으로 손상되지 않은 구조물의 측정된 값의 평균과 손상된 구조물의 측정값 사이의 차이에 의해 결정된다. 외부 하중의 변동성이 커질수록 더 큰 차이가 발생하고, 이는 손상으로 인식되기 쉽다. 본 논문에서는 이러한 문제를 극복하고 불확실한 외부 하중을 받는 구조물을 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 외부 변동성을 감소시키기 위해 마할라노비스 거리 이론을 수정한 통계적 패턴 인식 기술인 개선된 마할라노비스 거리 이론을 개발하였다. 이 방법은 일반적인 임의의 하중과 지진하중에서 정확하게 사장교의 건전도를 평가하는 것을 실험적으로 확인 하였다. 그 결과, IMDT는 손상되지 않은 케이블로부터 획득한 데이터로 손상된 케이블에 의한 구조물의 손상을 파악하는 데 유효한 것을 확인하였다. 따라서 변동성을 지닌 외부하중에 의한 교량의 건전도 모니터링에 효과적으로 적용할 수 있음을 입증하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
• /
• pp.133-144
• /
• 2009

Incheon Bridge, 18.4 km long sea-crossing bridge, will be opened to the traffic in October 2009 and this will be the new landmark of the gearing up north-east Asia as well as the largest & longest bridge of Korea. Incheon Bridge is the integrated set of several special featured bridges including a magnificent cable-stayed girder bridge which has a main span of 800 m width to cross the navigation channel in and out of the Port of Incheon. Incheon Bridge is making an epoch of long-span bridge designs thanks to the fully application of the AASHTO LRFD (load & resistance factor design) to both the superstructures and the substructures. A state-of-the-art of the geotechnologies which were applied to the Incheon Bridge construction project is introduced. The most Large-diameter drilled shafts were penetrated into the bedrock to support the colossal superstructures. The bearing capacity and deformational characteristics of the foundations were verified through the world's largest static pile load test. 8 full-scale pilot piles were tested in both offshore site and onshore area prior to the commencement of constructions. Compressible load beyond 30,000 tonf pressed a single 3 m diameter foundation pile by means of bi-directional loading method including the Osterberg cell techniques. Detailed site investigation to characterize the subsurface properties had been carried out. Geotextile tubes, tied sheet pile walls, and trestles were utilized to overcome the very large tidal difference between ebb and flow at the foreshore site. 44 circular-cell type dolphins surround the piers near the navigation channel to protect the bridge against the collision with aberrant vessels. Each dolphin structure consists of the flat sheet piled wall and infilled aggregates to absorb the collision impact. Geo-centrifugal tests were performed to evaluate the behavior of the dolphin in the seabed and to verify the numerical model for the design. Rip-rap embankments on the seabed are expected to prevent the scouring of the foundation. Prefabricated vertical drains, sand compaction piles, deep cement mixings, horizontal natural-fiber drains, and other subsidiary methods were used to improve the soft ground for the site of abutments, toll plazas, and access roads. Light-weight backfill using EPS blocks helps to reduce the earth pressure behind the abutment on the soft ground. Some kinds of reinforced earth like as MSE using geosynthetics were utilized for the ring wall of the abutment. Soil steel bridges made of corrugated steel plates and engineered backfills were constructed for the open-cut tunnel and the culvert. Diverse experiences of advanced designs and constructions from the Incheon Bridge project have been propagated by relevant engineers and it is strongly expected that significant achievements in geotechnical engineering through this project will contribute to the national development of the longspan bridge technologies remarkably.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권4호
• /
• pp.355-363
• /
• 2023

노후 교량의 안전성을 평가하는 방법에 있어서 동특성과 처짐은 구조계의 강성과 직접 연관이 있으며, 처짐의 경우에는 교량 사용자가 직접 감지할 수 있는 물리량으로 가장 중요한 인자이다. 하지만 교량의 처짐을 측정하기 위해서는 교량의 하부에 처짐계를 설치하고 교통 차단 및 재하시험을 실시해야 하는 번거로움이 있어 교량의 환경에 따라서 비용이 증가하거나 측정이 불가능한 문제들이 발생하고 있다. 본 연구에서는 처짐계의 설치 없이 가속도계만을 이용하고 재하시험 없이 상시 진동을 이용하여 교량의 처짐을 측정하는 방법을 제안하였다. 상시 진동을 이용한 교량 동특성 및 처짐 분석을 위해 단순한 연산으로 빠른 분석이 가능하다고 알려진 TDD 기법을 이용하여 교량의 모드형상과 고유진동수를 추출하였으며, 유연도 분석을 통하여 교량의 단위하중 처짐을 분석하여 정적 처짐까지 산정하였다. 본 제안 기술의 검증을 위해 공용중 교량인 C대교(사장교)에 적용하여 모드형상, 고유진동수, 정적 처짐 분석을 수행하였으며 재하시험 실측값과 구조해석 자료와 비교하였다. 그 결과 모드형상 및 고유진동수는 0.42~1.13 %, 중앙경간에서의 최대 처짐은 3.58 %의 오차율을 확인하였다. 따라서 제안기술은 처짐계의 설치가 어려워 실측이 불가능한 교량의 처짐을 추정하여 설계값 및 해석값 대비 처짐 발생량 비교로 교량의 안전성을 간접적으로 파악할 수 있는 근거 자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권1A호
• /
• pp.1-10
• /
• 2012

최근 해안, 도서, 산간지방 등의 개발로 장대교량의 수요가 증가되고 재료 및 설계 시공기술의 지속적 발전으로 인하여 현수교나 사장교 등 장지간을 가지는 교량의 건설이 증가하고 있다. 장대교량은 사장재 또는 주 케이블 및 행어로 주형을 지지하는 고차 부정정구조물로 다양한 형태의 설계가 가능하고 구조물의 외관이 뛰어나기 때문에 현재 많은 교량에 적용되고 있다. 케이블지지교량은 시공 중 그리고 공용상태에서 케이블의 장력을 지속적으로 측정함으로써 교량의 건전성을 파악할 수 있다. 케이블의 장력을 추정하는 기법으로 로드셀 및 유압잭 등을 이용하여 케이블의 응력을 직접 측정하는 방법과 케이블의 형상조건과 계측된 동적 특성을 활용하여 장력을 구하는 진동법이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 디지털 영상처리를 이용한 행어케이블의 동특성 추정 방법을 제시하였으며 사용의 편의성과 경제성을 고려하여 원거리에 있는 행어케이블을 측정하기 위한 센서로 휴대용 디지털 캠코더를 사용하였다. 디지털 영상처리를 이용하는 방법은 digital image correlation(DIC) 기법을 사용하였으며 변형이 없는 이미지와 변형이 있는 이미지 사이의 기하학적인 왜곡을 보정하는 이미지 변환함수(ITF)를 사용하여 단위픽셀이하를 계산하였다. 또한 영상계측시스템의 흔들림을 추가적인 센서의 설치 없이 한 영상내의 고정된 물체를 이용하여 보정함으로써 행어케이블의 동적응답 및 모드별 고유진동수의 해상도를 향상시켰다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.153-160
• /
• 2011

최근들어 사장교나 현수교와 같은 케이블 형식의 장대교량이 많이 건설되거나 계획중에 있다. 하지만 도로교 설계기준에 제시된 풍하중 산정시 중요한 요인인 기본풍속 산정함에 있어서 1995년까지 측정된 풍속자료를 근거로 한 일반교량에 적합한 풍속을 명시하고 있어 장대교량에 적합한 풍속에 대한 재검토가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 태풍의 빈도가 높고 대부분의 장대교량이 건설되고 있는 서남해안지역으로 구체화하였다. 풍하중기준과 같이 극치I형분포(Gumbel분포)에 의해 일반교량에 적용할 100년, 장대교량에 적용할 200년 재현기대풍속을 적률법과 최소자승법의 두 가지 방법으로 추정하고, 극한 상황인 해상에서 불어오는 풍속으로 보정하여 지상풍속보다 약 17%정도 큰 값을 추정하였다. RMS error 방법에 의해 재현기대풍속의 적합성을 평가한 결과 최소자승법이 서남해안지역의 경우 적합성이 우수하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.166-166
• /
• 2011

한국건설기술연구원내에 세계 최초로 UHPC(초고성능 콘크리트)를 활용한 보도사장교를 설계 및 시공하여 공용중이다. 초고성능 콘크리트(UHPC, Ultra High Performance Concrete)는 기존의 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 강섬유 및 혼화재료를 사용하여 고강도화와 더불어 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 전단강도 및 내충격성을 대폭 개선시켜서 구조부재의 연성 및 강도를 확보하기 위해 개발된 것으로서 한국건설기술연구원이 독자적 연구를 바탕으로 UHPC를 개발하였고, KICT-UHPC의 특성을 충분히 반영한 보도사장교를 한국건설기술원내에 실구조물로 시공하였다. 한국건설기술연구원내 본관 1, 2동 연결 보도사장교(SUPER BRIDGE 1)의 진동실험을 통해 UHPC 보도사장교의 동특성(고유진동수 및 모드형상)을 평가하였다. 대상교량에는 보도사장교의 캔틸레버 구조 특성에 의해 발생하는 진동을 제어하기 위한 질량 264kg의 난간형 수직진동제어장치(TMD) 4대가 설치되어 있으며, 부가질량의 운동을 기계적으로 구속하거나 구속을 해제하여 TMD의 작동을 켜거나 끌 수 있도록 되어있다. TMD의 가동 및 정지시 동특성을 비교하는 정밀한 검증 실험을 통하여 TMD 설치에 의한 동특성의 변화도 평가하였다. 가진망치에 의한 충격실험으로부터 획득한 가속도 시간이력 데이터와 가진망치의 가진력 시간이력 데이터를 사용하여 주파수응답함수(FRF, frequency response function)를 계산하고, 이로부터 Super Bridge I의 동적모드형상과 고유진동수를 추출하였다. 1차 모드의 고유진동수는 TMD 정지시 2.2949 Hz, TMD 작동시 2.0996 Hz로서 8%정도 감소하였다. 충격해머에 의한 가진 실험을 통해 세계 최초로 시공한 UHPC 보도사장교의 진동특성과 관련한 신뢰성 있는 자료를 확보할 수 있었다.

• Wind and Structures
• /
• 제25권2호
• /
• pp.195-214
• /
• 2017

Full-scale wind characteristics based on the field measurements is an essential element in structural wind engineering. Statistical analysis of the wind characteristics at Sutong Cable-stayed Bridge (SCB) site is conducted in this study with the recorded long-term wind data from structural health monitoring system (SHMS) between 2008 and 2015. Both the mean and turbulent wind characteristics and power spectra are comprehensively investigated and compared with those in the current codes of practice, such as the measured wind rose diagram, monthly maximum mean wind speed, turbulence intensity, integral length scale. Measurement results based on the monitoring data show that winds surrounding the SCB site are substantially influenced by the southeast monsoon in summer and strong northern wind in winter. The measured turbulence intensity is slightly higher than the recommended values in specifications, while the measured ratio of lateral to longitudinal turbulence intensity is slightly lower. An approximately linear relationship between the measured turbulence intensities and gust factors is obtained. The mean value of the turbulence integral length scale is smaller than that of typical typhoon events. In addition, it is found that the Kaimal spectrum is suitable to be adopted as the power spectrum for longitudinal wind component at the SCB site. This contribution would provide important wind characteristic references for the wind performance evaluation of SCB and other civil infrastructures in adjacent regions.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
• /
• pp.445-448
• /
• 2011

최근 재료 및 시공 기술의 지속적 발전으로 인하여, 사장교, 현수교 등 장대교량의 건설이 증가하고 있다. 이러한 장대교량들은 사회적 및 경제적인 중요성이 매우 크므로 교량 완공 후 유지관리 및 구조적 건전성을 모니터링하기 위하여 교량 각 주요 구조부재에 다양한 센서를 설치함으로써 교량모니터링시스템을 구축하여 외부하중에 의한 교량구조물의 거동을 감지, 수집, 분석하여 교량의 건전성을 파악하기 위하여 장대교량의 공용성과 안전성 확보에 많은 연구가 진행 되고 있으며 현재 국내외 다수의 장대교량들에는 다양한 센서로 이루어진 구조 건전성 모니터링 시스템이 설치, 운용되고 있다. 실제로 서해대교, 광안대교, 홍콩 TsingMa Bridge, 미국 Bill Emerson Memorial Bridge와 같은 실제 교량에도 적용된 바 있다. 하지만, 이상의 구조 건전성 모니터링 시스템 기술이 널리 활용되는 데는 여러 가지 장애물이 있는데, 그 중에서 가장 큰 것이 시스템을 구축하는 데 과다한 비용이 소요된다는 점이다. 예로 홍콩의 Tsing Ma 대교의 경우 350개의 센서를 설치하는데 약 8백만불이 넘는 금액이 들었으며(Farrar 등, 2004), Celeby(2002)의 보고에 의하면 각 센서의 채널 당 케이블의 설치 비용으로 약 5000불의 비용이 소모되고 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 불편함을 극복하기 위하여 무선 센서를 개발하고, 이를 한강 상 교량 중 올림픽대교에 적용, 사장교의 구조 건전성을 저비용 및 높은 편의성으로 모니터링 하기 위한 테스트베드를 구축하여 무선 계측 시스템의 정확성 및 적용성을 확인하였다.