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ISSN : 2093-5145(Print)
ISSN : 2288-0232(Online)
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures Vol.10 No.5 pp.38-44
DOI : https://doi.org/10.11004/kosacs.2019.10.5.038

A Study of Safety Evaluation Technique Comparison for Cable-stayed Bridge

Yeong-Seok Jeong1, Min-Ho Kwon2, Sung-Woo Park3, Jin-Sup Kim4
1Ph.D. Student, Department of Civil Engineering, Gyeongsang National University, Jinju, Korea
2Professor, Department of Civil Engineering, ERI, Gyeongsang National University, Jinju, Korea
3General Manager, Long Span Bridge Center, Korea Infrastructure Safety and Technology Corporation, Jinju, Korea
4Assistant Professor, Department of Civil Engineering, ERI, Gyeongsang National University, Jinju, Korea

본 논문에 대한 토의를 2019년 11월 30일까지 학회로 보내주시면 2019년 12월호에 토론결과를 게재하겠습니다.


Corresponding author: Kwon, Min-Ho Department of Civil Engineering, Gyeongsang National University, 501, Jinju Daero, Jinju-si, 52828, Korea Tel: +82-55-772-1796 Fax: +82-55-772-1799, E-mail: kwonm@gnu.ac.kr
September 11, 2019 September 25, 2019 September 25, 2019

Abstract


Recently, much attention has been concentrated on the utility of seismic accelerometers installed and operated in accordance with the installation and operation manual for seismic accelerometers. However, at present, measurement data is either not used, or only maximum acceleration data is used. Therefore, it is necessary to come up with ways to utilize the measured data. Hence, in this study, we investigated the emergency safety assessment method using the seismic acceleration measurement data of a cable-stayed bridge, which is among the target structures waiting the installation of seismic acceleration meters. The target bridge was selected and three safety assessment techniques typical of recent research trends were applied to analyze the application problems and possible improvements. The results of the analysis showed that: 1) the error of displacement safety evaluation increased due to long-term behavior characteristics; and 2) safety evaluations using statistical indicators showed that the characteristics of kurtosis stabilized as the standard deviation increased. Because of this characteristic, safety evaluations using kurtosis will therefore be possible during daytime while there is heavy traffic; 3) safety assessments using the changes in natural frequency showed that the characteristics of the large variation in natural frequencies in higher modes is due to seasonal factors. It was determined that damage to the structure can be assessed through natural frequency of the first mode.



지진가속도 계측기반 사장교의 안전성평가 기법 적용성 분석

정 영석1, 권 민호2, 박 성우3, 김 진섭4
1경상대학교 토목공학과 박사과정
2경상대학교 토목공학과 교수
3한국시설안전공단 특수교관리센터 부장
4경상대학교 토목공학과 조교수

초록


최근 지진가속도 계측기의 활용성에 대하여 많은 관심이 대두되고 있다. 하지만 계측데이터를 활용하지 않거나 최대 가속도 데이터만 이용하고 있는 실정으로 계측한 데이터의 활용을 위한 방안 마련이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지진가속 도계측기 설치대상 구조물 중 사장교의 지진가속도 계측자료를 활용한 교량의 긴급 안전성평가 방법에 대하여 조사하고, 대상 교량을 선정하여 최근 연구동향 중 대표적인 3가지 안전성평가 기법을 적용하여 적용의 문제점과 개선사항에 대하여 분석하였 다. 분석결과 첫째로 변위를 통한 안전성평가에서는 계측 지점의 변위산출에서 장주기 특성이 오차를 증가시키는 경향을 확인 하였다. 둘째로 통계지표를 통한 안전성 평가를 통해서 표준편차의 증가에 따라 첨도가 일정하게 유지되는 특성을 확인하였고, 이를 활용하여 차량통행이 많은 주간시간에 첨도를 활용한 안전성 평가가 가능할 것으로 분석하였다. 마지막으로 고유주기 변 화를 통한 안전성 평가는 계절적인 요인으로 고차모드에서 고유주기 변화가 크게 나타나는 특성을 확인하였고, 1차 모드의 고 유진동수를 통해서 구조물의 손상을 평가할 수 있을 것으로 분석하였다.



    Ministry of the Interior and Safety

    1. 서 론

    2016년 발생한 국내 최대 규모 5.8의 경주지진 이후로 지진에 대한 관심과 연구가 활발히 이루어지 고 있다. 이에 따라 행정안전부에서 2010년 고시된 “지진가속도계측기 설치 및 운영기준”에 의거 설치 및 운영되고 있는 지진가속도 계측기의 활용성에 대 하여 많은 관심이 대두되고 있다. 하지만 시설물 관 리주체에서는 구조물별 가속도 관측을 수행하고 있 으나 지진 발생 시, 이를 활용하지 않거나 최대 가 속도 데이터만 저장, 이용하고 있는 실정으로 계측 한 데이터의 활용을 위한 방안 마련의 필요성이 제 기되었다. 따라서 수집된 응답신호를 종합분석 할 수 있는 통합관리 시스템개발을 목적으로 ‘지진가속 도 응답신호를 활용한 공공시설 안전관리 기술개발’ 연구(NDMRI, 2013)가 2011년부터 3차년도에 걸쳐 수행되었다. 해당 연구를 통해서 지진가속도 응답신 호 종합분석 시스템이 개발되었고, 공공시설물(건축 물)에 대한 지진피해 긴급 안전성평가가 이루어질 수 있게 되었다. 하지만 “지진가속도계측기 설치 및 운영기준” (MOIS, 2017)에 따른 9개항의 시설물(건축 물, 공항시설, 댐 및 저수지, 현수교 및 사장교, 가스 시설, 고속철도, 원자력 이용시설, 변전소, 발전용 수 력설비 및 화력설비) 중 안전성평가를 위한 연구는 건축물에 대하여 제한적으로 수행 후 평가에 적용되 었다. 이에 행정안전부에서는 법령에 따라 건축물 외 8개항의 공공시설물에 대한 안전성평가가 이루어 질 수 있도록 시스템 구축이 필요한 실정이다.

    따라서 본 연구에서는 지진가속도계측기 설치대 상 구조물 중 사장교의 지진가속도 계측자료를 활용 한 교량의 긴급 안전성평가 방법에 대하여 조사하 고, 대상교량을 선정하여 최근 연구동향 중 변위, 통 계지표, 고유주기를 활용한 대표적인 3가지의 안전 성평가 기법을 적용하여 적용의 문제점과 개선사항 에 대하여 분석하였다.

    2. 대상교량

    대상교량 완도대교는 국도 13호선에 위치하여 완도 와 달도를 연결하는 연도교로서 전라남도군외면 연 풍리~원동리에 위치하고 있는 강사장교이다. 총 길 이 500m, 폭원 25.9m, 최대 경간 길이는 200m이다. 교량형식은 1주탑 2면식 비대칭 강사장교이고 주탑 은 A형의 강재로 이루어져 있다. 거더는 2Cell 강바 닥판 박스거더이고 케이블은 MS(Multi Strand) 타입 이다. 하부구조는 역T형 교대 및 구주식 V형 교각으 로 구성되어 있다.

    2.1 지진가속도 계측자료

    사장교 및 현수교에 설치된 지진가속도 계측기는 “지진ㆍ화산재해대책법”에 의거 행정안부에서 고시 한 “지진가속도계측기 설치 및 운영기준(MOIS, 2017)” 에 따라 설치된 것이다. 기준에서는 경간장 200m 이 상의 현수교 및 사장교 주변의 자유장, 기초부, 구조 물(주탑, 상판, 앵커블럭, 케이블)을 계측항목으로 하 여 설치 위치와 개수를 교량의 형태에 따라 상세히 규정하고 있다. 기준에 의거하여 현재 설치운영 중 이거나 시공계획인 설치대상 교량은 현수교 9개소, 사장교 46개소, 총 55개소로 사장교가 가장 많은 수 를 차지한다. 완도대교의 경우 A형 1주탑 사장교로 서 기준에 따른 가속도계측기의 설치위치는 Table 1 과 같다.

    기준에서는 관리운영에 대한 내용으로 기준에 의 해 설치된 지진가속도 계측기의 계측데이터는 실시간 데이터와 이벤트 구간데이터로 구분되어 관리주체 및 행정안전부로 전달 저장된다. 대상교량의 경우 실시 간 데이터는 평시 매초당 분석데이터(MMA/S, Min. Max. Average per Second)를 1초 간격으로 실시간 전 송 전달 저장하고, 이벤트데이터의 경우 이벤트 감지 후(지진 발생 시) 성분별 실시간 이벤트 구간데이터 (mini-SEED 구조)로 전달 저장하도록 규정되어 있다. 그리고 특수교의 관리업무를 국토교통부로부터 위탁 받아 수행 중인 한국시설안전공단의 경우 통합서버 (또는 수집서버)에 각 계측기의 실시간 계측데이터를 10분 단위로 저장하고 있으며, 계측정보 제공 서비스 를 통해서 계측데이터를 제공하고 있다. 본 연구에서 사용한 계측데이터는 계측정보 제공 서비스를 통해서 제공되는 10분 단위의 계측자료를 사용하였다.

    2.2 해석모델링

    우선 대상교량의 구조해석은 다음의 세가지 가정을 고려하여 모델링 하였다. 첫째 각 구조부재는 선형 거동을 한다고 가정한다. 둘째 지점(기초, 교대)의 침 하를 고려하지 않는다. 셋째 기하학적 비선형을 고 려한다. 이 세가지 해석적 가정을 바탕으로 구조해 석 모델은 재하시험 시 실측한 고유진동수, 재하차 량에 의한 처짐량 및 케이블 장력을 토대로 수정하 였으며, 해석프로그램은 ABAQUS 6.14를 사용하였 고, Table 2에 실측 고유진동수와 해석모델의 모드별 고유진동수를 비교하여 나타내었다.

    대상교량의 보강거더와 주탑은 3차원 면요소를 기본으로 하여 모델링되었다. 보강거더는 Fig. 1의 일반부를 기본으로 국부적인 보강을 무시하여 모델 링하고, 강판부재의 두께를 고려하여 모델링하였다. 그 리고 케이블의 경우 보강거더의 양단 웨브에 Constraint 에서 RIGID BODY의 옵션을 사용하여 보강거더의 연결부를 이상화하였다. 이러한 모델링 개념은 케이 블의 또 다른 정착부인 주탑의 케이블 정착부에도 동일하게 적용하였다. 교각은 교각 기초의 하부에 작용하는 반력과 모멘트를 취득하기 위하여 3차원 Beam요소를 사용하여 모델링하였고, 교대의 경우 교 량 전체 거동에 미치는 영향이 적어 단순히 받침을 지점으로 고려하였다. 교각의 기초는 앞서의 가정과 동일하게 이동과 회전변위 전체가 고정되도록 고려 하였다.

    대상교량의 받침에 의한 경계조건은 대상교량의 도면자료 Fig. 2을 참고하여 설정하였다. 여기서 교 대에 해당하는 A1, A2는 Boundary Condition으로 고 려하였고, 교각에 해당되는 P1, P2, P3은 Connector옵 션을 적용하여 보강거더와 교각 사이의 교량받침을 고려하였다. 대상교량에는 32개의 케이블이 보강거 더를 지지하도록 설치되어 있다. 각각의 케이블에 대 한 제원을 참고하여 동일하게 고려하였다. 사장교의 경우 케이블의 새그가 크지 않고 초기에 케이블에 장력이 작용하여 공용 시 케이블에 압축력이 발생하 지 않는 구조적 특성을 고려하여, No Compression옵 션을 TRUSS 요소에 적용하여 모델링 하였다. 구조 물의 고정하중은 도로교설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2018)의 단위중량을 참고 하여 적용하였다. 고정하중은 1, 2차로 분할하여 하 중을 적용하였고, 1차에 자중을 적용하였고, 2차에 아스팔트, 포장, 난간, 방호벽 등과 같은 상재 고정 하중을 적용하였다. 최종적으로 완성된 대상교량의 구조해석 모델의 형상은 Fig. 3와 같다.

    3. 손상지표 분석

    지진가속도 계측기를 활용하여 지진 발생 시 즉시 긴급안전성평가를 수행하기 위한 특수교량 안전도 평가 알고리즘 도출을 위하여 문헌조사 및 사례조사 를 수행하였다. 조사된 자료에 의하면 지진에 의한 특수교량의 손상은 사장교의 케이블의 탈락, 주탑과 주거더 접촉부 손상, 주형거더 단부의 손상, 신축이 음부 손상, 교량 받침의 손상 등 이 밖에도 여러 가 지 손상유형이 있어, 교량의 형태와 특성의 차이, 지 반의 특성 차이, 지진의 크기, 환경 영향의 차이 등 다양한 변수들이 작용한 결과이므로 사례분석을 통 해 지진 시 손상 패턴을 정의하는 데 어려움이 있 다. 그리고 ‘지진가속도계측기 설치 및 운영기준 (MOIS, 2017)’에 따라 설치된 지진가속도계측기를 통해서 여러 손상패턴에 대응하는 것 또한 매우 어 려운 일이다. 따라서 구조물의 심각한 손상을 야기 할 수 있는 보강거더의 손상, 케이블 파단, 교각기 초 손상 등의 경우에 대응할 수 있는 안전성 평가 전략을 수립하고 평가 방법의 적용성을 평가하여 보았다.

    3.1 변위를 통한 안전성평가

    적분을 통하여 간접적으로 도출된 변위를 이용한 안 전성 평가방법은 “공공시설 지진가속도 응답신호 통 합관리 및 정보제공 체계계발(2013)”연구에서 적용되 었다. 이 연구에서는 건축물에 대한 최대층간변위비 를 도입하여 건축물의 안전성 평가를 수행하였다. 본 연구에서는 이 개념을 도입하여 주탑과 보강거더 의 안전성을 평가하도록 구성하였다. 주탑은 상부, 상판부, 기초부에 위치하는 지진 가속도계측기를 활 용하고, 보강거더는 경간중앙의 지진 가속도계측기 를 활용하여. 최대 변위를 산출하고 이를 사전에 구 조해석을 통해서 도출된 구조물의 손상이 예측되는 한계변위 값과 비교를 통하여 구조물의 긴급 안전성 평가를 수행하는 방법이다.

    본 연구에서는 시간에 따른 변화를 수치적으로 적 분하기 위해 매우 광범위하게 사용되는 Runge-Kutta 근 사 적분법을 적용하였고, 적분과정에서 초깃값은 0으 로 가정하였다. 우선 적분법의 실제 교량의 적용성을 평가하기 위하여 실험실에서 수행된 3층 강 프레임 구조물의 진동대 실험 가속도계측데이터를 활용하였 다. 적분법을 통해서 산출된 변위와 동일한 위치에서 계측된 변위를 각층에서 비교해본 결과를 Fig. 4에 나 타내었다. 각 층에서 두 시간이력의 값이 상당히 유사 한 결과를 보여주는 것을 알 수 있다. Fig. 4의 결과를 통해서 Runge-Kutta 근사 적분법을 활용한 교량의 변 위 도출에 적용 가능성을 확인할 수 있었고, 이어서 공용중인 교량에 대한 적용성을 확인하기 위하여 GNSS 계측설비가 설치된 교량을 조사하고, GNSS 계 측기와 지진가속도 계측기의 위치가 일치하는 지점 계측기의 계측데이터를 활용하여 최종적인 적용성을 확인하였다. GNSS 계측기가 설치된 여러 교량의 데이 터의 비교를 수행하였으며 그중 대표적인 결과를 Figs. 5, 6에 나타내었다. Figs. 5, 6는 각각 남해대교 경간 중앙부의 교직방향(NHHZ)과 연직방향(NHQY)의 적분법에 의한 산출변위와 GNSS로 계측된 계측변위 를 비교한 것이다. 두 결과를 보면 산출변위가 계측변 위의 장주기성분이 제거된 결과를 보이는 것으로 판 단된다. 두 결과 중 Fig. 6의 연직방향(NHQY) 결과의 경우 상당히 잘 일치하는 결과를 보이는 것으로 나 타났다. 이를 통해서 실제 교량에 대한 지점의 최대 변위 산출 후 기준치와 비교를 통한 안전성 평가에 활용 가능할 것으로 판단된다. 하지만 Fig. 5와 같이 장주기 성분이 강한 거동특성을 보이는 경우 값의 외곡이 크게 나타나기 때문에 단독 지표로서의 활용 은 어려울 것으로 판단된다.

    3.2 통계지표를 통한 안전성 평가

    통계지표를 통한 안전성 평가방법은 Kaloop과 Hu(2015) 의 사장교 가속도 계측 모니터링 시스템에 의한 손상 및 손상위치 탐지에 대한 연구에서 소개된 방법이다. 해당 논문에서는 1987년 준공된 총연장 510m, 주경간 장 260m, 주탑 높이 60.5m인 2주탑 콘크리트 사장교 인 Yonghe교의 손상사례를 바탕으로 교량의 거더에 설치된 가속도계측기의 계측데이터를 활용하여 손상 전후의 통계지표를 산출하여 이를 분석하였다. 분석 결과 여러 통계지표 중 표준편차(Standard deviation, StDev)와 첨도(Kurtosis)가 구조물 손상을 잘 나타냄을 발표하였다.

    본 연구에서는 대상교량인 완도대교의 지진가속도 계측데이터를 이용하여 통계지표(표준편차, 첨도)를 산출하였다. 산출 결과는 Fig. 7에 나타낸바 3, 6, 9, 12 월의 01일 매시 10분간의 가속도 계측자료에 대한 표 준편차와 첨도를 도식화한 것이다. 이를 통해서 표준 편차의 경우 하루 동안 시간 변화에 따라 변화하는 것 을 알 수 있고, 계절적인 영향은 크지 않은 것으로 판 단하였다. 그리고 첨도의 경우 주간에는 값이 안정화 되는 반면 야간에는 큰 변동 폭을 보이는 것을 확인하 였다. 대상교량의 주탑상부(EQK_WDAX) 외에도 여러 지점에 대하여 동일한 방법으로 정리하여 보았다. 이 를 통해서 표준편차와 첨도의 계산결과가 경향성은 보인다고 판단되나 일정한 값을 나타내지 않음을 확 인할 수 있었다. 하지만 Fig. 7(a)(b)의 상관관계에 서 표준편차에 증가하는 주간에 첨도가 일정하게 유 지되는 것으로 나타났다. 계절적인 변화영향이 없는 표준편차의 증가는 차량통행에 따른 영향으로 판단할 수 있고, 따라서 차량통행량이 많은 주간에 첨도를 활 용하여 교량의 안전성을 평가할 수 있을 것으로 사료 된다. Kaloop과 Hu(2015)의 연구에서는 교량의 손상을 확인한 후 손상 전후의 통계지표에 대한 비교분석을 통해서 표준편차와 첨도의 손상지표로써 적용 가능성 을 확인한 것으로, 통계지표를 안전성평가에 사용하 기 위해서는 다년간 계측자료의 분석이 선행되어야 한다. 그리고 여러 실제 교량의 손상 및 유지보수 이 력 데이터의 확보를 통해서 일반적인 관리기준치 설 정에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

    3.3 고유주기 변화를 통한 안전성 평가

    본 절에서는 연간 실측한 고유진동수의 변화와 교량 손상 해석모델의 손상에 따른 고유진동수 변화의 비 교를 통하여 고유진동수 변화율에 따른 손상평가가 능성을 평가하고자 한다. 우선 연간 교량의 고유진 동수 변화를 관찰하기 위하여 2016년 12개월간 매달 1일 00시에 10분간 계측된 지진가속도 계측기 계측 데이터를 이용하여 교량의 고유진동수를 Table 3과 같이 산출하였다. 이어서 앞서 모델링된 대상교량의 수치해석 모델을 바탕으로 교량의 손상을 가정하고 손상된 수치해석 모델에 대한 고유주기 해석을 수행 하였다. 손상은 케이블의 파단을 가정하고, 1개의 케 이블에서 파단이 발생한 경우(1 Cable)와 교축방향 좌우에 대칭적으로 위치한 케이블 2개가 동시에 파 단이 일어난 경우(2 Cable)를 고려하였다. 여기서 사 장교의 수치해석 모델에서 케이블 부재의 기호는 Fig. 4와 같다. 그리고 비손상 상태에서의 고유주기 해석결과와 최외각의 케이블을 1본씩 손상된 상태로 가정한 경우와 케이블 2개가 대칭으로 손상된 경우 를 가정하여 고유주기 해석결과를 Table 4에 정리하 여 나타내었다. Table 4에서 Normal은 비손상 상태의 대상교량에 대한 고유주기 해석결과이며, CB01은 해 당번호 01번 케이블이 손상인 경우, CB01-CB17는 01번과 17번 케이블이 손상된 경우의 해석 결과이 다. Tables 3, 4의 두 결과를 통해서 교량의 연간 고 유진동수 변화에 대한 손상 시 고유진동수 변화의 구분 손상 판단을 가능성을 확인하기 위해서 건전도 지표를 도입하여 비교하여 보았다. 본 연구에서 사 용된 건전도 지표는 西村ㆍ棚村에 의해서 제안된 일 본의 철도구조물 등 유지관리표준(기초구조물편)의 충격진동시험의 간략식이다. 간략식은 아래와 같다.

    k = F m F p × 100
    (1)

    여기서, k는 건전도지표, Fp는 고유진동수 표준치, Fm는 실측 고유진동수이다.

    Tables 3, 4의 두 결과에서 1월달과 비손상 상태 인 Normal의 각 모드 고유진동수를 고유진동수 표준 치(Fp)로 고려하고, 1월달을 제외한 11개 달과 손상 상태 해석결과의 모드 고유진동수를 실측 고유진동 수(Fm)로 고려하여 건전도지표를 산출하였다. 산출 결과를 12개월의 연간고유주기(12 months), 1개의 케 이블에서 파단이 발생한 경우(1 Cable)와 교축방향 좌우에 대칭적으로 위치한 케이블 2개가 동시에 파 단이 일어난 경우(2 Cable)로 3개의 그룹으로 나누어 각 모드의 평균과 표준편차를 정리하여 Table 5에 나타내었다. Table 5에 정리된 건전도 지표의 각 모 드별 평균과 표준편차가 모드차수 증가에 따른 특정 경향을 보이지 않았으나, 표준편차의 경우 케이블 파단의 증가에 따라 표준편차가 약 2배로 크게 나타 나는 것을 확인할 수 있다. Table 5 각 모드에서 건 전도 지표를 비교하면 1, 2차 모드에서는 연간 변화 에 따른 고유진동수(12 months)가 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다. 반면 3, 4, 5차 모드의 경우 값의 변화와 표준편차가 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 때문에 1차에서 5차까지 모드의 고유진동수 변화의 평균 및 표준편차가 실계측의 연간 변화에서 오히려 변화폭이 크게 나타난 것으로 판단된다. 1, 2차 모드 에 해당하는 고유진동수의 경우 연간 변화의 영향이 적어 손상지표 활용이 가능할 것으로 판단되나, 손상 과 연간 변화 사이의 건전도지표 차이가 1~2%로 작은 값이고 표준편차 범위 내에서 중복되는 지표 범위가 존재하여 손상을 판단하는 건전도 지표의 설정값의 지정에 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

    4. 결 론

    본 연구에서는 행정안전부에서 설치 및 운영 중인 지진가속도 계측기를 이용하여 변위, 통계지표, 고유 주기를 활용한 안전성평가 기법을 대상교량에 적용 하여 도출된 분석 결과는 다음과 같다.

    • 1) 변위를 통한 안전성평가에 Runge-Kutta 근사 적분법을 적용하여 지진 가속도계측기 설치위 치의 변위 산출결과가 GNSS 변위와 상당히 잘 일치하는 것으로 나타났다. 하지만 장주기 거동이 탁월한 경우 오차가 크게 나타났다. 때 문에 안전성 평가 시 단독 평가지표로 활용은 어려울 것으로 판단된다.

    • 2) 통계지표를 통한 안전성 평가에서는 표준편차 와 첨도를 평가 지표로 하였다. 표준편차의 경 우 계절과 무관하게 시간에 따른 경향을 나타 내었고, 이는 통행량 변화에 따른 결과로 추정 된다. 첨도는 표준편차가 증가함에 따라 값이 안정적으로 낮게 나타나는 것을 확인하였다. 이를 통해서 창량통행이 많은 주간시간에 첨 도를 활용한 안전성 평가가 가능할 것으로 생 각된다. 표준편차와 첨도를 활용한 안전성평가 를 위해서는 선행적으로 장기계측을 통한 관 리치의 설정이 필요하다.

    • 3) 고유주기 변화를 통한 안전성 평가에서는 계 측데이터를 이용하여 산출된 12개월 사이의 고유주기 변화와 해석모델을 통해서 계산된 케이블 파단 시 고유주기 변화를 건전도 지표 를 통해서 비교하였다. 표준편차를 고려하여 비교결과 5차 모드까지의 평균으로 비교한 경 우 계측데이터의 고유진동수가 변동성이 크게 나타나 케이블 손상을 구분해 내기 어려우나, 1차 모드의 고유진동수 단독으로 비교한 경우 구분 가능하다. 하지만 값의 차이가 1~2%로 나타나 안전성평가 지표의 설정에 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

    현행 교량의 긴급 안전성평가는 최대가속도 관리 기준치를 기반으로 교량의 안전성평가를 수행하고 있다. 여기에 본 연구를 바탕으로 변위지표와 고유 주기를 보조적으로 활용한다면 더욱 구조물 손상과 밀접한 안전성 평가가 가능 할 것으로 기대된다. 하 지만 본 연구의 적용을 위해서는 추가적으로 각 지 표의 관리기준치 설정에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

    감사의 글

    본 연구는 행정안전부 극한 재난대응 기반기술개발 사업의 연구비 지원(2017-MOIS31-002)에 의해 수행 되었습니다.

    Figure

    KOSACS-10-5-38_F1.gif
    Stiffened Girder Section
    KOSACS-10-5-38_F2.gif
    Bearing Condition for Bridge
    KOSACS-10-5-38_F3.gif
    Cable-stayed Bridge Total Structural Modeling and Member Symbol
    KOSACS-10-5-38_F4.gif
    Comparison Using in-lab Shaking Table Test Results
    KOSACS-10-5-38_F5.gif
    Displacement Time Series of Vertical Direction for Pylon Top(EQK_NHQZ)
    KOSACS-10-5-38_F6.gif
    Displacement Time Series of Orthogonal Direction for Pylon Top(EQK_NHQY)
    KOSACS-10-5-38_F7.gif
    Statistical Value of Pylon Top(EQK_WDAX)

    Table

    Installation Locations of Accelerometer at A-Type Pylon Cable-Stayed Bridge(Lee et al., 2018)
    Comparison of Measured Natural Frequencies and Natural Frequencies of Analytical Models
    The Mode Frequency of Each Month(Hz)
    The Mode Frequency for Each Case(Hz)
    Mean and StDev for Structual Helth Index(k)

    Reference

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