FBG 변형률센서를 이용한 현수교의 정적 처짐형상 추정

조남소(Cho Nam-So),김남식(Kim Nam-Sik) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 A Vol.28 No.5A

교량구조물의 안전성 평가에 있어서 처짐형상을 측정하는 것은 매우 중요한 요소이다. 그러나 교량의 처짐을 측정하는 작업은 일반적으로 용이하지 않으며, 경우에 따라서 측정점이 제한되거나 많은 비용이 소요된다. 따라서 최근에 광섬유 변형률 센서를 이용한 교량의 처짐형상을 간접적으로 추정하는 연구가 진행되고 있으나 단순지지 형식의 교량에 주로 적용되고 있다. 본 연구에서는 현수교의 고전적인 처짐이론을 적용하여 측정된 변형률로부터 처짐형상을 추정하는 기법을 제시하였으며, 이에 대한 검증을 위하여 남해대교를 대상으로 현장 재하시험을 수행하였다. 남해대교 보강형 내부에 부착한 FBG 변형률센서를 이용하여 변형률을 계측하였으며, 제안한 추정기법을 적용하여 얻어진 처짐형상을 정밀측량데이터 및 구조해석결과와 비교분석하였다. 결과적으로 본 연구에서 제안한 현수교 처짐형상 추정기법의 적용가능성을 검증하였으며, FBG 변형률센서의 현장 적용성을 확인하였다. For most structural evaluation of bridge integrity, it is very important to measure the geometric profile, which is a major factor representing the global behavior of civil structures, especially bridges. In the past, because of the lack of appropriate methods to measure the deflection profile of bridges on site, the measurement of deflection has been restricted to just a few discrete points along the bridge, and the measuring points have been limited to the locations installed with displacement transducers. Thus, some methods for predicting the static deflection by using fiber optic strain sensors has been applied to simply supported bridges. In this study, a method of estimating the static deflection profile by using strains measured from suspension bridges was proposed. Based on the classical deflection theory of suspension bridges, an equation of deflection profile was derived and applied to obtain the actual deflection profile on Namhae suspension bridge. Field load tests were carried out to measure strains from FBG strain sensors attached inside the stiffening girder of the bridge. The predicted deflection prof ties were compared with both precise surveying data and numerical analysis results. Thus, it is found that the equation of predicting the deflection profiles proposed in this study could be applicable to suspension bridges and the FBG strain sensors could be reliable on acquiring the strain data from bridges on site.

처짐 해석에 기반한 콘크리트 양성용 스틸 보드의 설계

이종선 한국기계기술학회 2024 한국기계기술학회지 Vol.26 No.2

The amount of deflection that affect deflection caused by the load of steel board used to support concrete blocks were analyzed. By eliminating the central area of the cross section of board, it was possible to design a new board that reduces the weight of the board by about 50% while increasing the deflection by only about 10% for 5000N load. Since the deflection of the board is inversely proportional to the moment of inertia for area, it is most important to increase the cross-sectional height of the board to reduce the deflection, followed by the thickness of the upper and lower plates, and the thickness of the internal forming material played the smallest role. The other parts, the side supporting parts and reinforcing parts, were found to play a negligible role in preventing deflection. Applying the results of this study, we can predict the amount of board deflection and find the effective cross-sectional design of board without exceeding the deflection limit.

승차감을 고려한 자기부상철도 가이드웨이 구조물의 처짐 한계

이진호 한국전산구조공학회 2020 한국전산구조공학회논문집 Vol.33 No.6

승객에게 편안한 승차감을 제공할 수 있도록 자기부상열차 차체 연직가속도의 진동크기에 대한 기준을 제시하고 이를 만족하는 가이드웨이 구조물의 처짐한계를 제안한다. 차량-구조물 상호작용을 고려한 해석기법을 사용하여 자기부상열차 시스템의 매개변수 해석을 수행하고, 차체 연직가속도에 대한 기준을 만족할 수 있는 가이드웨이 구조물의 처짐한계를 L/1300 로 제안한다. 이를 실제 자기부상열차 시스템의 동적 해석에 적용하여 제안한 처짐한계의 적절성을 검토한다. 기존의 자기부상철도 가이드웨이 구조물의 설계 기 준과 비교하였을 때, 이 연구에서 제안한 처짐한계를 적용하면 경제적인 가이드웨이 구조물의 설계와 시공이 가능할 것으로 기대된다. A standard for the vibration magnitude of a maglev train is presented herein to ensure a comfortable ride for the passengers. The vibration magnitude is determined from the vertical acceleration of the car body. A parameter analysis of the maglev train system is then performed considering the vehicle-structure interaction, and a deflection limit of L/1300 is proposed to satisfy the standard for the vertical acceleration. The proposed deflection limit is applied to the dynamic analysis of the actual maglev train system to assess applicability. Compared with the existing standard for the guideway structure, the proposed deflection limit is expected to enable economical design and construction.

1방향 고강도철근 콘크리트 부재에 대한 간접적인 처짐제어 평가

최봉섭 국제차세대융합기술학회 2023 차세대융합기술학회논문지 Vol.7 No.11

본 연구에서는 지속하중에 의한 장기처짐으로 손상될 수도 또는 안 될 수도 있는 비구조요소들을 지지하 는 1방향 고강도철근(fy = 690MPa) 콘크리트 슬래브에 대하여 설계기준의 최대허용처짐을 초과하지 않는 최소두 께 값을 l/h로 계산할 수 있는 결정론적 모델을 개발하고 변수분석을 수행하였다. 결과로서 현 설계지침의 최소두 께는 가장 보수적인 설계범위 조건에서 얻어진 결과값과 비교해서 평균적으로 최대허용처짐 l/240의 경우 약 37%, l/480의 경우 약 8% 과대평가 되어있다. Ie/Ig의 범위는 l/240의 경우 0.3∼0.35, l/480의 경우 0.34∼0.46으 로 처짐제한이나 지지조건에서 큰 차이는 없었다. DL/LL에서는 l/240의 경우 1.08∼2.44, l/480의 경우 1.39∼2.86 으로 나타내고 있는데 처짐제한을 보다 엄격하게 제한하는 경우와 양단의 강성이 약한 지지조건에서 상대적으로 최소두께의 증가로 이어져 고정하중이 다소 커지는 것을 알 수 있다. In this study, the deterministic model which can calculate minimum thicknesses as l/h, not exceeding the maximum permissible deflection, for one-way concrete members with high-strength bars (fy = 690MPa) supporting to nonstructural elements likely or not likely to be damaged by long-time deflections due to the sustained load was developed and the parametric study was performed. As a result, the minimum thicknesses of current design guide are, on average, overestimated by about 37% for l/240 and about 8% for l/480, which are the maximum allowable deflections, comparing to the results from the most conservative range of design conditions. The range of Ie/Ig is 0.3∼0.35 for l/240 and 0.34∼0.46 for l/480 which the big difference is not shown in the conditions of deflection control and support . The ratio of DL/LL presents 1.08∼2.44 for l/240 and 1.39∼2.86 for l/480, which are resulted in a little increment of dead load from the increase of minimum thickness in the tighter deflection control and weaker support condition.

위성의 처짐 측정 및 보상에 관한 연구

문홍열(Moon Hong-You),김진희(Kim Jin-Hee),우성현(Woo Sung-Hyun),조창래(Cho Chang-Lae) 한국항공우주연구원 2010 항공우주산업기술동향 Vol.8 No.2

질량이 크고 정밀한 정렬이 요구되는 전개형 영상 레이더를 장착하기 위해서는 일반적으로 위성을 수평상태로 놓고 조립을 수행하게 된다. 이는 전개형 안테나의 회전축을 중력축과 일치시키고 전개형 안테나를 중력방향과 반대로 질량을 보상함으로써 무중력 상태를 만들어 회전축에 무리한 힘을 가하지 않기 위함이다. 이러한 전개형 영상 레이더를 장착하기 위해서는 위성이 수평 상태로 놓이더라도 위성체 처짐이 없는 수직상태와 동일한 형상을 만들어 주어야 한다. 처짐이 발생한 위성체에 안테나를 장착하고 수직상태로 변경하면 처짐이 발생한 부분이 강제적으로 원상복귀하려는 힘으로 인해 안테나 정렬이 틀어질 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 수평상태에서 위성의 처짐값을 확인하기 위한 방안을 찾고 처짐 보상을 위한 Reaction Force 값을 어떻게 구할 것인지를 보여주고 있다. Satellites are generally put in horizontal configuration to install a weighty, large and deploying SAR antenna which is required precise alignment. It is not to damage an antenna deployment mechanism from impellent strength as SAR antenna rotation axis is aligned with the gravity axis and SAR antenna is put in a zero gravity condition. In order to install such a deploying antenna, satellite should be a same condition of the vertical configuration without the deflection of satellite when it is rotated horizontally. In this paper, it is shown how to measure the deflection of satellite and how to get a reaction force value for compensating the deflection.

플랫 플레이트 구조의 장단기 처짐 제어에 대한 동바리 재설치 작업의 효과 분석

김재요,박수범 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.21 No.1

RC 무량판 구조는 강도 뿐만 아니라 사용성 조건에 지배받을 수 있으며, 시공 과정 및 이에 따른 동바리로 연결된 슬래브들 간의 중 력하중의 분포가 무량판의 장단기 거동에 영향을 주는 중요한 요소로 작용할 수 있다. 조기재령 슬래브에 과하중이 작용하여 균열이 발생하는 경우 시공 과정에서 무량판 구조의 처짐이 크게 증가할 수 있으므로, 동바리 재설치를 통해 다층지지 슬래브에서 하중의 수직 분포를 조절하는 것은 처짐을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다. 이 연구에서는 무령판 구조의 장단기 처짐에 대한 동바리 재설치 작업의 영향을 분석한다. 다양 한 동바리 재설치 조건과 슬래브 설계 및 시공 조건에 따른 슬래브 시공하중이 간편법에 의하여 정의되고, 시공 과정과 콘크리트의 균열 및 장 기 효과를 고려한 슬래브 처짐 실용해석법을 통해 장단기 처짐이 산정된다. 변수연구를 통하여 동바리 재설치 작업의 슬래브 처짐 저감효과를 검증하며, 슬래브 처짐을 위한 동바리 시공과 슬래브 설계 및 시공에 대한 최적 조건을 분석한다. RC flat plates may be governed by a serviceability as well as a strength condition, and a construction sequence and its impact on the distributions of gravity loads among slabs tied by shores are decisive factors influencing short and long term behaviors of flat plate. Over-loading and tensile cracking in early-aged slabs significantly increase the deflection of a flat plate system under construction, and a reshoring work may be helpful in reducing slab deflections by controlling the vertical distributions of loads in a multi-shored flat plate system. In this study, a effect of reshoring works on short and long term deflections of flat plate systems are analyzed. The slab construction loads with various reshoring schemes and slab design and construction conditions are defined by a simplified method, and the practical calculation of slab deflections with considering construction sequences and concrete cracking and long term effects is applied. From parametric studies, the reshoring works are verified to reduce slab deflections, and the optimized conditions for the reshoring works and slab design and constructions are discussed.

긴장재 배치에 따른 PT슬래브공법의 효율성에 관한 연구

김강수(Kim Kang-Su),이득행(Lee Deuck-Hang),김상식(Kim Sang-Sik),김창혁(Kim Chang-Hyuk),박정우(Park Jung-Woo) 대한건축학회 2009 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.25 No.9

The post-tension (PT) method is generally regarded as a good alternative to solve out the excessive deflection problem in reinforced concrete (RC) structures. Despite this good advantage, however, the application of PT method has been very limited in domestic market due to the unfavorable circumstances such as cost increase, technical problems, and lack of experiences in domestic construction. For the expansion of application of PT method in domestic market, therefore in this research, the influences of structural members and tendon directions on the effective prestress were analyzed, and the efficiency of deflection control by various tendon layout was evaluated. Also, the best layouts of tendons for a construction project was derived and the economic efficiency of PT method was evaluated considering the cost of marterials and construction. In this study, it is confirmed that PT method is very efficient for reducing both deflection and member size. The results of this study also indicated that the partial PT method with top anchorage can be very useful for deflection control, with reasonably small cost increase, in the part of span where large deflection is anticipated.

FRP-보강근 콘크리트 부재의 처짐계산을 위한 개선된 ACI 440 모델의 제안

최봉섭 청운대학교 건설환경연구소 2013 청운대학교 건설환경연구소 논문집 Vol.8 No.1

The objective of this study is to evaluate the applied range of deflection model and the existing problems in the ACI 440.1R-06 design guide and propose the improved deflection model. For this purpose, the results of ACI 440 model and Rafi model were analysed and compared with eight test beams composed of six beams with rectangular sections and two beams with T-shaped sections. Also, though the parametric study with the results obtained from comparison, the reduced cracking moment was suggested and the modification factor, 1.2 for fully cracking moment of inertia was proposed. 본 연구에서는 ACI 440.1R-06 설계지침에서 제안된 처짐모델의 적용범위와 그에 따른 문제점들을 파악하고 개선된 처짐모델을 제안하고자 하였다. 이를 위해 이전에 수행된 실험결과들 중에서 6개의 장방형단면과 2개의 T형단면으로 구성된 총 8개의 보를 사용하여 ACI 440모델과 라피의 모델로 부터 계산된 결과들과 비교‧분석 하였다. 또한 이를 바탕으로 변수분석을 통하여 저감된 균열모멘트의 필요성과 더불어 완전균열단면2차모멘트의 보정계수, 값을 1.2로 수정 제안하였다.

교량의 수직처짐 측정을 위한 유비쿼터스 무선경사센서 활용연구

조병완,윤광원,김영지,이동윤 한국구조물진단유지관리공학회 2011 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.15 No.3

대부분의 구조물 안전성 평가에 있어서 전체적인 거동을 나타내는 인자, 즉 기하학적인 형상 변화를 추정하는 것은 매우 중요하다. 종래에는 현장에서 교량의 처짐을 손쉽게 측정할 수 있는 적절한 수단과 방법의 부재로 말미암아, 처짐의 측정이 제한된 측정점에 국한되었고, 또한 변위계를 설치한 개소에 한정되었다. 따라서, 본 연구에서는 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 무선 경사센서모듈(Wireless Tiltmeter)을 통해 건설구조물의 처짐을 추정하는 방법을 개발하고, 기존의 변위 측정 자기 센서(Linear Variable Differential Transformer: LVDT)를 이용해 측정하는 기술 대신, 유비쿼터스 개념의 무선 경사 센서 모듈의 경사 변화에 따른 저항의 변화를 전압의 형식으로 출력하고, 교정계수를 이용하여 실제 처짐각 및 처짐으로 환산하여 최대 처짐을 구하도록 개발된 유비쿼터스 기반의 처짐 추정방법을 검증하기 위하여 실내 실험을 수행하였고, 그 결과, 측정점에 상관없이 균일한 측정이 가능하고, 기존의 방법과 거의 일치하는 값을 나타내는 것으로 확인되었다. In this study, a new method to estimate the bridge deflection is developed by using Wireless Tilt Sensor. Most of evaluations of structural integrity, it is very important to measure the geometric profile, which is a major factor representing the global behavior of civil structure, especially bridges. In the past, Because of the lack of appropriate methods to measure the deflection curve of bridges on site, the measurement of deflection had been done restrictly within just a few discrete points along the bridge. Also the measurement point could be limited to locations installed with displacement transducers. So, in this study, the deflection of the structure was measured by wireless tilt sensor instead of LVDT(Linear Variable Differential Transformer). Angle change of tilt sensor shows structural behavior by the change of the resistor values which is presented to voltage. Moreover, the maximum deflection was calculated by changing the deflection angle which was calculated as V(measured voltage) xF(factor) to deflection. The experimental tests were carried out to verify the developed deflection estimation techniques. Because the base of tilt measuring is the gravity, uniform measurement is possible independent of a measuring point. Also, measuring values were showed very high accuracy.

고각구동 프레임 구조물의 힌지 위치에 따른 최적설계 및 해석

김완호(Wan Ho Kim) 한국소음진동공학회 2023 한국소음진동공학회 논문집 Vol.33 No.2

In this paper, the design of a high-angle drive frame structure supporting a large load while considering the necessary variables such as hinge position and frame weight is presented; furthermore, the geometrical design variables are solved through geometric boundary conditions and optimal deflection equations. This study consists of two parts. First, the mathematical model of the deflection under the high load condition of the high-angle drive frame, boundary conditions, and design variables are selected, and the solution of the geometric deflection equation are then checked. The cross-section of the frame has a rectangular shape, and the deflection model is a two-point support simple beam model. The deflection equation and boundary condition equation of the high-angle drive frame are determined using the hinge position and frame length. Second, the validity of the deflection equation is verified through finite element analysis; further, it is verified whether the hinge position and frame length corresponding to the geometric solution satisfy the optimal deflection. The optimal geometrical design parameters for designing a high-angle driving frame structure that can withstand high loads are determined. Then the appropriateness of the optimal solution is demonstrated through structural analysis. Finally, the validity of the geometrical optimization method is verified.