강관 구조물의 중요성이 시설 전반에서 널리 사용됨에 따라 증가하고, 이에 따라 건강 모니터링 기술의 개발이 더욱 요구된다. 본 연구는 종방향으로 단면 특성이 단계적으로 변화하는 캔틸레버형 강관 보에서 손상을 실험적으로 검출하였다. 보다 정확한 손상 검출을 위해 임피던스 신호와 가속도를 함께 측정하였다. 손상 전(무손상) 및 손상 경우 각각에 대하여 임피던스 및 자유진동 시험을 수행하였고, 손상 심각도를 9단계에 걸쳐 점진적으로 증가시켰다. 임피던스 신호를 분석하기 위해 두 가지 손상 지표를 사용하였으며, 측정한 가속도로부터 1차, 2차, 3차 고유진동수를 구하였다. 임피던스 손상 지표의 분산은 손상 심각도가 증가함에 따라 커지는 것으로 확인되었다. 또한 손상 진행에 따른 고유진동수와 임피던스 손상 지표의 변화를 비교한 결과, 임피던스 손상 지표는 초기 손상 단계에서 민감하게 반응하며, 특정 수준 이상의 손상에서는 고유진동수의 변화가 상대적으로 크게 나타나는 것으로 밝혀졌다. 따라서 임피던스 기반 방법과 가속도 기반 방법을 상호 보완한다면, 강관 구조물의 보다 신뢰성 있는 손상 검출이 가능할 것으로 기대된다.

원형강관 형태의 구조부재는 여러 시설물에 광범위하게 이용되고 있는데, 말단질량을 갖고 탄성지지되는 변단면 캔틸레버형 보의 형태가 많다. 이러한 구조물의 건전성 모니터링을 위하여 진동기반 결함탐지기법이 일반적으로 사용되는데, 이를 위해서는 건전상태 구조물의 모드특성을 해석적으로 구할 수 있는 기저모델의 개선이 요구된다. 본 연구에서는 자유단에 말단질량을 가지고 지지부에서 탄성지지 되며, 단면특성이 계단식으로 변화하는 캔틸레버형 보의 구조물 건전성 모니터링을 위한 기저모델개선기법을 제안한다. 이를 위하여 변단면 보에 대한 미분방정식의 일반해에 말단질량 및 탄성지지의 경계조건과 단면 변화부에서의 연속조건을 적용하여 고유진동수 추정기법을 연구한다. 이후, 제안된 고유진동수 추정기법과 신경망기법을 적용하여 실험체에 대한 기저모델 개선을 수행한다. 탄성지지부의 병진 및 회전 스프링상수를 조정함으로써 기저모델을 개선하였는데, 개선된 기저모델로부터 산정한 고유진동수와 실험결과로부터 추정한 결과가 잘 일치함을 확인하였다. 따라서 제안된 기법을 이용하여, 말단질량을 갖는 탄성지지 변단면 캔틸레버형 보에 대한 기저모델을 개선하고, 이를 활용하여 효과적인 구조물 건전성 모니터링 및 결함탐지가 가능할 것으로 판단된다.

강관 구조물의 중요성이 시설 전반에서 널리 사용됨에 따라 증가하고, 이에 따라 건강 모니터링 기술의 개발이 더욱 요구된다. 본 연구는 종방향으로 단면 특성이 단계적으로 변화하는 캔틸레버형 강관 보에서 손상을 실험적으로 검출하였다. 보다 정확한 손상 검출을 위해 임피던스 신호와 가속도를 함께 측정하였다. 손상 전(무손상) 및 손상 경우 각각에 대하여 임피던스 및 자유진동 시험을 수행하였고, 손상 심각도를 9단계에 걸쳐 점진적으로 증가시켰다. 임피던스 신호를 분석하기 위해 두 가지 손상 지표를 사용하였으며, 측정한 가속도로부터 1차, 2차, 3차 고유진동수를 구하였다. 임피던스 손상 지표의 분산은 손상 심각도가 증가함에 따라 커지는 것으로 확인되었다. 또한 손상 진행에 따른 고유진동수와 임피던스 손상 지표의 변화를 비교한 결과, 임피던스 손상 지표는 초기 손상 단계에서 민감하게 반응하며, 특정 수준 이상의 손상에서는 고유진동수의 변화가 상대적으로 크게 나타나는 것으로 밝혀졌다. 따라서 임피던스 기반 방법과 가속도 기반 방법을 상호 보완한다면, 강관 구조물의 보다 신뢰성 있는 손상 검출이 가능할 것으로 기대된다.

원형강관 형태의 구조부재는 여러 시설물에 광범위하게 이용되고 있는데, 말단질량을 갖고 탄성지지되는 변단면 캔틸레버형 보의 형태가 많다. 이러한 구조물의 건전성 모니터링을 위하여 진동기반 결함탐지기법이 일반적으로 사용되는데, 이를 위해서는 건전상태 구조물의 모드특성을 해석적으로 구할 수 있는 기저모델의 개선이 요구된다. 본 연구에서는 자유단에 말단질량을 가지고 지지부에서 탄성지지 되며, 단면특성이 계단식으로 변화하는 캔틸레버형 보의 구조물 건전성 모니터링을 위한 기저모델개선기법을 제안한다. 이를 위하여 변단면 보에 대한 미분방정식의 일반해에 말단질량 및 탄성지지의 경계조건과 단면 변화부에서의 연속조건을 적용하여 고유진동수 추정기법을 연구한다. 이후, 제안된 고유진동수 추정기법과 신경망기법을 적용하여 실험체에 대한 기저모델 개선을 수행한다. 탄성지지부의 병진 및 회전 스프링상수를 조정함으로써 기저모델을 개선하였는데, 개선된 기저모델로부터 산정한 고유진동수와 실험결과로부터 추정한 결과가 잘 일치함을 확인하였다. 따라서 제안된 기법을 이용하여, 말단질량을 갖는 탄성지지 변단면 캔틸레버형 보에 대한 기저모델을 개선하고, 이를 활용하여 효과적인 구조물 건전성 모니터링 및 결함탐지가 가능할 것으로 판단된다.

지진 이후 구조물의 기반(구조) 손상 여부를 평가하는 것은 안전성 평가에 있어 중요하다. 그러나 전통적인 육안 점검과 비파괴시험 방법을 통해 말뚝기초의 손상을 평가하는 것은 어렵다. 본 연구는 지진 모사 중 기반(기초) 구조물에서 손상 탐지 및 위치 추정을 위하여 음향방출(Acoustic Emission, AE) 모니터링의 활용을 평가하고자, 진동대(shaking table) 실험을 수행하였다. 실험에는 주변 토양 유무에 따른 기초 구조물 축소모형을 사용하였으며, AE 모니터링 시스템의 성능은 육안 점검을 통해 AE 파라미터를 비교함으로써 평가하였다. 실험 결과, AE 모니터링 시스템은 지진을 경험한 기초 구조물에서 균열의 초기 발생을 효과적으로 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 진동대 실험을 위한 적절한 필터링 기준을 지진 모사 동안 기초 구조물의 AE 특성을 바탕으로 설정함으로써 손상 위치를 파악하는 AE 모니터링 시스템의 성능을 향상시켰다. 따라서 본 연구는 지진 시 기초 구조물에 AE 모니터링 시스템을 적용할 수 있는 가능성에 대한 더 나은 이해에 기여하였다.

인프라에 널리 사용되는 원형 강관 구조부재의 구조적 안전성을 확보하기 위해, 전형적인 손상 유형을 나타내는 균열을 센서를 이용하여 추정할 수 있는 기법을 개발할 필요가 있다. 임피던스 기법은 균열과 같은 국부 손상을 탐지하기 위해 적극적으로 연구되어 왔다. 본 연구에서는 손상 지표를 사용하여 균열과 임피던스 신호 간의 관계를 실험적으로 규명함으로써 균열을 추정하였다. 본 연구의 목적은 원형 강관 보에서 균열의 발생 및 전파에 의해 손상된 보의 해석적으로 얻어진 등가 휨강성 변화와 임피던스 신호 변화 간의 상관관계를 규명하는 데 있다. 즉, 원형 강관 캔틸레버 보에 점진적으로 균열을 유도하면서 임피던스 신호를 측정하고, 두 가지 손상 지표를 산출한 뒤, 에너지 방법을 사용하여 구성한 손상된 보의 등가 휨강성과 비교하였다. 그 결과, 각 손상 사례에서 균열의 위치와 크기에 대해 임피던스 신호의 손상 지표와 등가 휨강성 사이에 밀접한 상관관계가 존재함이 확인되었다. 이러한 상관관계를 바탕으로, 손상 추정 결과를 사용하면 구조물의 현재 상태에 대한 구조적 특성을 보다 정확하게 평가할 수 있으며, 해석 모델을 통해 구조물의 거동을 예측할 수 있다.