• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제4권4호
• /
• pp.65-76
• /
• 2004

Walking loads are usually considered as nodal loads in the finite element vibration analysis of structures subjected to walking loads. Since most of the walking loads act on elements not nodes, the walking loads applied on the elements should be converted to the equivalent nodal walking loads. This paper begins with measuring walking loads by using a force plate equipped with load cells and investigates the characteristics of the walking loads with various walking rates. It is found that the walking loads are more affected by walking rates than other parameters such as pedestrian weight, type of footwear, surface condition of floor etc. The measured walking loads are used as input loads for a finite element model of walking induced vibration. Finally, this paper proposes the equivalent nodal walking loads that are converted from the walking loads acting on elements based on finite element shape functions. And the proposed equivalent walking loads are proved to be applicable for efficient analysis of floor vibration induced by walking loads.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
• /
• pp.159-166
• /
• 2000

Structures with a long span have a higher possibility of experiencing excessive vibration induced by human activities such as walking, running, jumping and dancing. These excessive vibration give occupants annoyance. The general method for the vibration analysis of structures subjected to walking loads is to apply a series of nodal loads with assigned time delays at the nodes. But this method has a limit in representing the walking loads. In this study, the equivalent nodal loads are introduced for an effective analysis of floor vibration induced by walking loads. And, walking loads with difference walking rate are measured and applied to the analytical model for numerical analysis.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제7권3호
• /
• pp.259-276
• /
• 1999

An analytical solution for the shape functions of a beam segment supported on a generalized two-parameter elastic foundation is derived. The solution is general, and is not restricted to a particular range of magnitudes of the foundation parameters. The exact shape functions can be utilized to derive exact analytic expressions for the coefficients of the element stiffness matrix, work equivalent nodal forces for arbitrary transverse loads and coefficients of the consistent mass and geometrical stiffness matrices. As illustration, each distinct coefficient of the element stiffness matrix is compared with its conventional counterpart for a beam segment supported by no foundation at all for the entire range of foundation parameters.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제5권1호
• /
• pp.81-89
• /
• 2005

Walking loads are influenced by various parameters so that they need to be measured considering such parameters. Walking frequency(rate) is experimentally investigated as the most important parameter in determining the walking load expressed with dynamic load factor. This study focuses on the derivation of continuous walking load-time functions at any walking frequency ranging from 1.30Hz to 2.70Hz. Experiments were conducted to obtain time-histories of walking loads at the increment of 0.1Hz, which are decomposed into harmonic loads by the Fourier transformation. The polynomial load-time functions are proposed representing the relationship between harmonic coefficients and walking frequencies, thereby easily formulating walking load-time histories for dynamic load factor with various walking frequencies.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제5권1호
• /
• pp.21-29
• /
• 2001

주차장, 버스터미널, 스타디움, 집회공간과 같은 낮은 고유진동수를 갖는 장경간 건축물에서는 저속 차량의 이동하중이나 보행자의 보행하중과 같은 동적하중에 의해 과도한 바닥판 진동이 발생할 수 있으며 이러한 진동은 건축물의 이용자에게 불쾌감을 일으켜 건축물의 사용성에 심각한 영향을 주게된다. 구조물에 가해지는 보행하중의 일반적인 적용방법은 분할된 요소의 절점을 따라 절점하중으로 가하는 것이다. 그러나 이러한 해석모델은 보행하중을 절점에만 가해야하는 제한적인 문제점을 가지고 있어 보폭 수만큼 절점을 생성시켜야 하며 보폭이 변하거나 절점이외에 하중이 작용할 경우 해석모델을 수정해야하는 번거로움이 있다. 본 연구에서는 보행하중에 대한 계측과 분석을 통하여 보행하중의 동적특성을 분석하였으며 계측한 보행하중을 예제구조물에 적용하였다. 그리고 보행하중에 의한 구조물 진동의 효율적인 해석을 위하여 구조물에 가해지는 보행하중을 등가의 절점하중으로 치환하는 방법을 제안하였으며 제안된 등가절점 하중의 타당성을 검증하기 위하여 예제구조물의 진동해석을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제22권3호
• /
• pp.635-643
• /
• 1998

A spectral element method(SEM) is introduced for the vibration analysis of a rectangular plate subject to dynamic concentrated loads. First, the spectral plate element is derived from the relations between the forces and displacements along the two opposite edges of plate element. The global spectral matrix equation is then formulated by assembling two spectral plate elements so that the dynamic concentrated load is located at the connection nodal line between two plate elements. the concentrated load is then spatially Fourier transformed in the direction of the connection nodal line to transform the two-dimensional plate problem into a simplified equivalent one-dimensional beam-like problem. We may benefit from these procedures in that the spectral results from the present SEM is compared with the exact analytical solutions to prove the remarkable accuracy of the present SEM, while this is not true for conventional finite element solutions, especially at high frequency.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제11권4호
• /
• pp.129-137
• /
• 2007

본 논문에서는 교량상을 이동하는 차량의 차축하중을 교량의 동적거동을 계측하여 추정하는 알고리듬을 제안하였으며, 교량을 보로 모델하여 알고리듬을 적용하였다. 가속도는 교량에서 직접 계측하였으며, 변위는 가속도와 같은 위치에 부착한 변형률을 변환하여 계산하는 식을 제안하였다. 절점하중벡터는 속도별로 준비해둔 절점하중변환행렬 데이터베이스를 사용하여 구하였다. 개발된 알고리듬을 수치예제와 실내모형실험을 통해 검증하였다. 수치예제에서는 계측오차와 속도 및 위치오차가 하중식별에 미치는 영향을 분석하였다.

• 전산구조공학
• /
• 제4권2호
• /
• pp.95-102
• /
• 1991

콘크리트 포장도로의 일부구간에서 보이고 있는 심각한 균열파괴현상은 주하중인 차량하중외에 환경요소인 온도변화의 영향으로, 콘크리트 슬래브 상, 하면의 온도차이에 따라 위, 아래방향으로 오목하게 휘면서, 기초지반과 떨어지는 슬래브의 중앙 또는 줄눈부에 차량하중이 재하되어 발생된다. 이로 인하여 콘크리트슬래브에 종적, 횡적 균열이 발생하여 Faulting, Ravelling, Spalling, Scaling..등 파괴 현상이 심화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소법을 이용한 강성행렬과 온도변화, 건조수축등으로 인한 등가절점하중을 유도하여 전국 여러지방의 온도변화 특성에 따른 역학적 거동현상을 연구하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.1091-1096
• /
• 1994

콘크리트 포장구조에 있어서 온도팽창과 건조수축으로 인한 평면 변위 거동은 차량 하중에 관계없이, 포장슬래브와 노반과의 마찰에 의한 줄눈의 개폐에 주로 기인하고 있다. 따라서 콘크리트 포장구조의 평면 변위 거동을 해석하기 위하여 한 절점에서 dx, dy, 2 자유도를 갖는 직사각형 평면요소의 강성행열과 마찰, 건조수축, 온도 등으로 인한 등가절점 하중을 유도하였다. 콘크리트의 건조수축으로 인한 포장슬래브의 구조해석결과, 슬래브 길이가 길거나 지반과의 마찰계수가 큰 경우를 제외하고는, 큰 응력은 발생하지 않았지만, 차량하중과 조합할때는 인장응력의 증가와 함께 포장 슬래브에 균열이 발생할 수 있음을 보여주고 있다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제31권3호
• /
• pp.233-245
• /
• 2011

A new BWIM(bridge weigh-in-motion) algorithm using both measured strain and acceleration data is proposed. To consider the effects of bridge vibration on the estimation of moving loads, the dynamic governing equation is applied with the known stiffness and mass properties but damping is ignored. Dynamic displacements are computed indirectly from the measured strains using the beam theory and accelerations are measured directly by accelerometers. To convert a unit moving load to its equivalent nodal force, a transformation matrix is determined. The incompleteness in the measured responses is considered in developing the algorithm. To examine the proposed BWIM algorithm, simulation studies, laboratory experiments and field tests were carried. In the simulation study, effects of measurement noise and estimation error in the vehicle speed on the results were investigated.