• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.387-395
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• 2013

구조물의 건전성을 적절하게 모니터링을 하기 위해서는 정확하고 신뢰할 수 있는 계측데이터가 중요하다. 하지만, 실제로는 환경영향 및 센서고장으로 인해 불완전하고 신뢰할 수 없는 데이터가 계측된다. 센서고장인 경우에는 모니터링을 하기 위한 데이터 자체가 계측이 되지 않는 문제가 발생하고, 온도변화와 같은 환경영향에 의해서는 구조물이 손상되었을 때보다 고유진동수 등의 동특성이 더 큰 폭으로 변화한다. 본 논문에서는 구조건전성 모니터링을 위한 데이터 처리 및 분석의 체계적인 절차를 제시하였으며, 보정된 데이터를 사용하여 통계적으로 산정하는 건전성지수로 Mahalanobis 지수를 적용하였다. 제안된 방법을 트러스구조에서 수치적으로 모사한 데이터를 사용하여 검증하고, 서해대교에서 계측한 현장데이터에 적용하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.43-48
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• 2022

본 논문에서는 신축량이 크고 내구성이 우수한 모듈러 신축이음장치의 내진성능을 평가하기 위해 지진응답 거동해석과 지진거동모사실험을 수행하였다. 지진응답 거동해석은 한국(KS), 미국(AASHTO LRFD), 그리고 유럽(Eurocode)의 설계기준 응답스팩트럼을 적용하여 인공지진파를 생성하였다. 해석대상 교량은 경간 1,000m 사장교를 대상으로 각 기준에 대해 세가지의 인공지진파를 생성하였으며, 지진거동모사실험은 축방향과 횡방향의 동적 유압가력기를 사용하여 인공지진파를 재현하였다. 실험결과 축방향, 횡방향 및 양방향에 인공지진파를 재하하였을 때 신축이음의 거동 이상이나 파괴는 발생하지 않았으며, 신축이음장치의 지진거동에 대한 내구성 및 안전성을 확인하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.70-70
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• 2011

사장교의 적용지간이 증가하여 초장대화하면서 구조안전성을 확보하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 본 연구에서는 현재까지 시도된 적이 없는 주경간 1,200m 사장교의 내풍안정성을 검토하기위하여 3차원공탄성 모형을 제작하고 풍동실험을 수행하였다.(그림1 참조) 실험대상 구조물은 내풍안정성 증대를 위해 유선형 박스거더를 채용하고 케이블이 거더와 함께 비틀림에 저항하도록 2면 케이블을 적용하였다. 구조적인 측면에서는 보강형 자중감소를 위해 전경간을 강박스로 계획하였으며 측경간에 부반력제어를 위한 Counter Weight을 적용하였다. 실험대상 구조물은 완성계, 가설계95%, 가설계50%, 가설계45%로 모형을 해체하면서 진행하였고 가설단계 별로 내풍케이블의 수량과 형상을 달리하여 내풍안정성 개선효과를 확인하고자 하였다. 3차원 풍동실험 결과 완성계에서 교량의 안전성에 심각한 문제를 발생시킬 수 있는 와류진동, 플러터, 버페팅과 같은 유해한 진동현상이 발견되지 않았으며, 시공중 내풍안정성 확보를 위하여 대상교량에 내풍케이블을 설치하고 내풍케이블의 수량 및 배치형상에 따른 진동제어 효과를 검토하였다. 본 실험은 현재 풍동실험 요소기술을 이용하여 1,200m급 사장교 풍동실험을 수행하였고 이에 따라 교량이 초장대화 되면서 스케일다운에 따른 보강형질량, 케이블 간격 등 실험모형 제작상 문제점을 확인 할 수 있었으며 이러한 경험을 토대로 향후 1,000m 이상급 초장대 사장교 내풍설계를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권3호
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• pp.615-633
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• 2015

Composite steel-concrete beams are used frequently in situations where axial forces are introduced. Some examples include the use in cable-stayed bridges or inclined members in stadia and bridge approach spans. In these situations, the beam may be subjected to any combination of flexure and axial load. However, modern steel and composite construction codes currently do not address the effects of these combined actions. This study presents an analysis of composite beams subjected to combined loadings. An analytical model is developed based on a cross-sectional analysis method using a strategy of successive iterations. Results derived from the model show an excellent agreement with existing experimental results. A parametric study is conducted to investigate the effect of axial load on the flexural strength of composite beams. The parametric study is then extended to a number of section sizes and employs various degrees of shear connection. Design models are proposed for estimating the flexural strength of an axially loaded member with full and partial shear connection.

• Smart Structures and Systems
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• 제6권3호
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• pp.263-275
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• 2010

In the last decade, wireless sensor networks have emerged as a promising technology that could accelerate progress in the field of structural monitoring. The main advantages of wireless sensor networks compared to conventional monitoring technologies are fast deployment, small interference with the surroundings, self-organization, flexibility and scalability. These features could enable mass application of monitoring systems, even on smaller structures. However, since wireless sensor network nodes are battery powered and data communication is the most energy consuming task, transferring all the acquired raw data through the network would dramatically limit system lifetime. Hence, data reduction has to be achieved at the node level in order to meet the system lifetime requirements of real life applications. The objective of this paper is to discuss some general aspects of data processing and management in monitoring systems based on wireless sensor networks, to present a prototype monitoring system for civil engineering structures, and to illustrate long-term field test results.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권6호
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• pp.583-599
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• 2022

In this paper, a multi-objective wireless sensor network configuration optimization method is proposed. The proposed method aims to determine the optimal information and lifespan wireless sensor network for structural health monitoring of large-scale infrastructures. In particular, cluster-based wireless sensor networks with multi-type of sensors are considered. To optimize the lifetime of the wireless sensor network, a cluster-based network optimization algorithm that optimizes the arrangement of cluster heads and base station is developed. On the other hand, based on the Bayesian inference, the uncertainty of the estimated parameters can be quantified. The coefficient of variance of the estimated parameters can be obtained, which is utilized as a holistic measure to evaluate the estimation accuracy of sensor configurations with multi-type of sensors. The proposed method provides the optimal wireless sensor network configuration that satisfies the required estimation accuracy with the longest lifetime. The proposed method is illustrated by designing the optimal wireless sensor network configuration of a cable-stayed bridge and a space truss.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권1호
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• pp.63-75
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• 2022

The raw data collected by structural health monitoring (SHM) systems may suffer multiple patterns of anomalies, which pose a significant barrier for an automatic and accurate structural condition assessment. Therefore, the detection and classification of these anomalies is an essential pre-processing step for SHM systems. However, the heterogeneous data patterns, scarce anomalous samples and severe class imbalance make data anomaly detection difficult. In this regard, this study proposes a convolutional neural network-based data anomaly detection method. The time and frequency domains data are transferred as images and used as the input of the neural network for training. ResNet18 is adopted as the feature extractor to avoid training with massive labelled data. In addition, the focal loss function is adopted to soften the class imbalance-induced classification bias. The effectiveness of the proposed method is validated using acceleration data collected in a long-span cable-stayed bridge. The proposed approach detects and classifies data anomalies with high accuracy.

• Wind and Structures
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• 제38권4호
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• pp.309-323
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• 2024

The gust factor and turbulence intensity are two crucial parameters that characterize the properties of turbulence. In tropical cyclones (TCs), these parameters exhibit significant variability, yet there is a lack of established formulas to account for their probabilistic characteristics with consideration of their inherent connection. On this condition, a probabilistic analysis of gust factors and turbulence intensities of TCs is conducted based on fourteen sets of wind data collected at the Sutong Cable-stayed Bridge site. Initially, the turbulence intensities and gust factors of recorded data are computed, followed by an analysis of their probability densities across different ranges categorized by mean wind speed. The Gaussian, lognormal, and generalized extreme value (GEV) distributions are employed to fit the measured probability densities, with subsequent evaluation of their effectiveness. The Gumbel distribution, which is a specific instance of the GEV distribution, has been identified as an optimal choice for probabilistic characterizations of turbulence intensity and gust factor in TCs. The corresponding empirical models are then established through curve fitting. By utilizing the Gumbel distribution as a template, the nexus between the probability density functions of turbulence intensity and gust factor is built, leading to the development of a generalized probabilistic model that statistically describe turbulence intensity and gust factor in TCs. Finally, these empirical models are validated using measured data and compared with suggestions recommended by specifications.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.763-775
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• 2011

경사진 평행 병렬 사장재 케이블의 웨이크 갤로핑 발현 특성을 2차원 부분모형을 통하여 규명하였다. 경사진 병렬 사장재를 모사하기 위하여 두 실린더를 나란히 경사배치 하였으며 중심간격 변화에 따른 풍상측 및 풍하측 실린더의 진동을 관찰하였다. 실린더 지름의 여섯 배까지 케이블강교량설계지침의 허용값을 초과하는 진동이 관할되었다. 이는 설계 시 관용적으로 사용되는 검토기준이 비교적 적정함을 의미하는 것이다. 반면, 감쇠의 증가는 웨이크 갤로핑의 발현을 억재하는 데 효과적이지 않음을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.227-243
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• 2005

본 논문에서는 지진하중을 받는 사장교에 납고무받침과 유압식 가력기를 결합한 복합제어 시스템을 적용하였다. 복합제어 시스템은 다중의 제어장치로 인해 제어성능의 향상을 기대할 수 있지만 추가적으로 사용되는 능동제어 장치로 인하여 전체 제어시스템의 강인성이 저하될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 복합제어 시스템의 강인성을 향상시키기 위해 기존의 LQG 알고리즘에 납고무받침의 응답에 따른 on-off 형태의 알고리즘을 결합하였다. 수치해석 결과 on-off 형태의 LQG 알고리즘을 사용한 복합제어 시스템은 납고무받침을 사용할 수동제어 시스템이나 유압식 가력기만을 사용한 능동제어 시스템과 비슷한 최대제어력이나 평균제어력을 사용하면서 제어성능이 향상되었으며, 기존의 성능에 초점을 둔 LQG 알고리즘만을 사용한 복합제어 시스템과 유사한 제어성능을 나타냈다. 또한 제안된 제어시스템은 구조물의 강성행렬에 교란이 있을 때 기존의 LQG 알고리즘만을 사용한 복합제어 시스템에 비해 강인성이 향상되었으며 교란된 시스템에 대해 불안정성을 보이지 않았다. 제안된 제어시스템은 설계지진뿐만 아니라 다른 입력지진에 대해서도 제어성능을 유지하였다. 따라서 On-Off 형태의 LQG 알고리즘을 사용한 복합제어 시스템은 불확실성이 많은 지진하중을 받는 사장교에 개선된 제어기법으로 제안될 수 있다.