SIF Calibration of Iosipescu Beam Using Stiffness Derivative Method

허광희,윤일로,Heo, Gwang-Hee,Yoon, Il-Ro 한국구조물진단유지관리공학회 1997 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.1 No.2

Iosipescu Beam은 혼합 모드의 파괴 거동에 관하여 자주 이용되고 있는 보 중에 하나이다. 이 연구의 주요 목적은 Iosipescu 보의 모드 II 파괴계수(SIF)를 수치적 실험을 통하여 결정하는데 있다. 이 특별한 연구의 목적에 맞게 강도계수를 구하기 위하여 강성도법이 유도되고, 다양한 종류의 Iosipescu 보의 분석이 이루어진다. 수치적 실험을 위해 요구되어지는 정해를 얻기 위한 기술이 논의된다. 또한 이 수치 실험을 위하여 필요로 되어지는 Mesh의 기준과 요구되어지는 정해도를 위한 수렴 테스트를 실시한다. 약 500 개의 데이터 세트가 분석되어 결과가 이용하기 쉬운 약산식으로 유도되었다.

Diagnosis Techniques of Large Structural System Based on Measured Dynamic Properties

허광희,최만용,Heo, Gwang Hee,Cho, Man Yong 한국구조물진단유지관리공학회 1999 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.3 No.1

구조물에 손상이 발생하게 되면 동적특성이 변하게 된다. 그러므로 이와 갈은 특성을 계측하여 구조물의 손상된 정도를 평가하게 되면 이를 상시감시에 활용할 수가 있다. 대표적인 손상기술들을 제작된 모형교량에 서로 다른 경계조건을 구현하여 손상도를 Simulation을 이용하여 결정하고 가장 적법한 방법과 대책을 연구했다. 모형교량은 I-DEAS의 Normal Mode Dynamic Solver를 이용하여 분석 제작되어 계측과 비교평가 되어 손상기술에 적용되었다. 24개의 가속도 감지기를 이용하여 데이터를 획득하였고, Residue법으로 모달인자를 추출하였다. 추출된 동적인자가 상시감시에 적용하도록 구조물의 손상검출기술을 제안한다

Lyapunov 알고리즘을 이용한 교량구조물의 무선 진동제어

허광희,김충길,전승곤,안의종,이진옥 한국구조물진단유지관리학회 2011 한국구조물진단학회 학술발표회논문집 Vol.2011 No.9

In order to keep in control the long and large bridges whose vibration by external loads is fatal to their own structure, the adoption of wired system for vibration control entails some problems such as high initial set-up cost and onerous maintenance. This paper attempts to solve the problems by developing a TCP/IP based wireless vibration-control system which fits better outdoors and also by applying Lyapunov algorithm which has been proven to work well for semi-active control system. The performance of the Lyapunov -algorithm-applied wireless vibration-control system was evaluated through experiments with a model structure and a semi-active control device both of which were designed for this particular research. The experiments proved the wireless vibration-control system developed here was effective.

지진하중을 받는 사장교의 상태평가를 위한 새로운 통계적 패턴 인식 기술

허광희,김충길,Heo, Gwanghee,Kim, Chunggil 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3

마할라노비스 거리 이론에 기초한 통계적 패턴 인식 기술은 안정된 외부하중에 대한 구조물 상태 평가에 대한 유용성에도 불구하고 지진과 같이 큰 변동성의 외부하중에 대한 구조물의 건전도 모니터링에는 취약하다. 손상은 일반적으로 손상되지 않은 구조물의 측정된 값의 평균과 손상된 구조물의 측정값 사이의 차이에 의해 결정된다. 외부 하중의 변동성이 커질수록 더 큰 차이가 발생하고, 이는 손상으로 인식되기 쉽다. 본 논문에서는 이러한 문제를 극복하고 불확실한 외부 하중을 받는 구조물을 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 외부 변동성을 감소시키기 위해 마할라노비스 거리 이론을 수정한 통계적 패턴 인식 기술인 개선된 마할라노비스 거리 이론을 개발하였다. 이 방법은 일반적인 임의의 하중과 지진하중에서 정확하게 사장교의 건전도를 평가하는 것을 실험적으로 확인 하였다. 그 결과, IMDT는 손상되지 않은 케이블로부터 획득한 데이터로 손상된 케이블에 의한 구조물의 손상을 파악하는 데 유효한 것을 확인하였다. 따라서 변동성을 지닌 외부하중에 의한 교량의 건전도 모니터링에 효과적으로 적용할 수 있음을 입증하였다. In spite of its usefulness for health monitoring of structures on steady external load, the statistical pattern recognition technology (SPRT), based on Mahalanobis distance theory (MDT), is not good enough for the health monitoring of structures on large variability external load like earthquake. Damage is usually determined by the difference between the average measured value of undamaged structure and the measure value of damaged one. So when external variability gets larger, the difference gets bigger along, which is thus easily mistaken for a damage. This paper aims to overcome the problem and develop an improved Mahalanobis distance theory (IMDT), that is, a SPRT with revised MDT in order to decrease external variability so that we will be able to continue to monitor the structure on uncertain external variability. This method is experimentally tested to see if it precisely evaluates the health of a cable-stayed bridge on each general random load and earthquake load. As a result, the IMDT is found to be valid in locating structural damage made by damaged cables by means of data from undamaged cables. So it is proved to be effectively applicable to the health monitoring of bridges on external load of variability.

비대칭사장교의 동특성 분석을 위한 FE 모델링

허광희,전승곤,김충길,안의종 한국구조물진단유지관리학회 2011 한국구조물진단학회 학술발표회논문집 Vol.2011 No.9

Asymmetrical Cable-stayed bridges are often built asymmetrically due to their circumstances around them. Such asymmetrical bridges keep their structural equilibrium generally by transmitting their load from the central longer span into their main tower and the other side foundation piles. This unusual asymmetrical structure has unique dynamic characteristics when it vibrates due to random load. The asymmetrical bridge concerned here is composed of a main tower and a upper deck of steel composite structure, in which the cables are tied along the center line of the longer span, and again connected to the other side of foundation piles through the main tower. For the exact analysis of its dynamic characteristics, which is essential to the monitoring for bridge maintenance, this paper developed its three-dimensional FE modelling which turn out to be appropriate FE analyses by solving the problems involved in transforming the different size of sections and their center of the mass. For evaluation, we first measured structural vibration using ambient vibration, then obtained cross correlation function by the FFT of cross power spectrum, and finally analyzed the dynamic characteristics of the bridge structure. As results, the FE modelling suggested here was proven effective.

MR 댐퍼를 이용한 비대칭 사장교의 지진 진동제어 성능평가

허광희,김충길,공영이,Heo, Gwanghee,Kim, Chunggil,Gong, Yeong I 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3

비대칭 사장교에 지진으로 인한 진동을 MR(Magneto-rheological) 댐퍼를 이용하여 효과적으로 제어하는 연구를 수행하였다. MR 댐퍼의 실용적인 사용성을 높이기 위하여 비대칭 사장교 구조물을 설계/제작하고, 이 교량구조물을 적정하게 제어할 수 있도록 MR 댐퍼를 제작하였다. El-centro 지진파로 비대칭 사장교를 수평방향으로 가진하여 수직방향과 수평방향의 진동을 제어하는 실험을 하였다. 각 방향의 진동제어 실험에 5가지의 제어 조건으로 MR 댐퍼의 제어성능을 평가 하였다. 실험결과 MR 댐퍼는 지진진동으로 인한 비대징사장교를 진동제어 하기 위하여 Lyapunov Control 알고리즘과 Clipped-optimal control 알고리즘을 이용하여 제어를 할 경우, 보다 효과적으로 진동을 제어하는 것을 알 수 있었다. 그리고 구조물의 비대칭성과 수평 가진으로 인하여 수직 및 수평 방향의 진동제어가 서로 다른 제어효과를 보였다. 이와 같은 제어효과는 비대칭 사장교와 같은 유연하며 비대칭인 구조물에 준능동의 MR 댐퍼가 효과적으로 지진진동을 제어하는 것으로 평가되었다. A study has been carried out that effectively controls the vibration of asymmetric cable-stayed bridges caused by earthquakes with MR dampers. In order to enhance the practical serviceability of MR dampers, an asymmetric cable-stayed bridge structure has been designed and produced, and a MR damper has been produced so as to have this bridge structure controlled appropriately. An experiment that controls vertical and horizontal vibrations has been carried out by exciting the asymmetric cable-stayed bridge in the horizontal direction with the El-centro seismic wave. The control performance of the MR damper has been evaluated under the five control conditions in the experiments of vibration control in each direction. As a result of the experiment, MR dampers were proved to control vibrations more effectively when either Lyapunov control algorithm or Clipped-optimal control algorithm was used to control vibrations of the asymmetric cable-stayed bridge caused by earthquakes. In addition, different controlling effects were found in vibration controls in vertical and horizontal directions due to the asymmetry of the structure and the horizontal excitation. With such controlling effects, semi-active MR dampers are evaluated to effectively control vibrations caused by earthquakes in flexible and asymmetric structures such as asymmetric cable-stayed bridges.

PVA 섬유와 VAE 분말 폴리머를 사용한 시멘트복합체의 압축·휨강도 및 온도변화에 따른 충격파괴거동

허광희,박종건,김충길,이형준,최원석,Heo, Gwang-Hee,Park, Gong-Gun,Kim, Chung-Gil,Lee, Hyung-Joon,Choi, Won-Seok 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.23 No.1

본 연구는 PVA(polyvinyl alcohol) 섬유와 VAE(vinyl acetate ethylene) 분말 폴리머를 사용한 시멘트복합체의 압축 휨강도 와 온도변화에 따른 충격파괴거동을 연구하였다. 충격시험은 $-35^{\circ}C$, $0^{\circ}C$ 및 $35^{\circ}C$의 선정된 온도조건에서 실시하였다. 본 실험에서는 시멘트 복합체와 일반 모르타르에 대한 충격파괴 에너지와 변위, 시간을 얻기 위해 낙하 충격시험기(Ceast 9350)를 사용하여 충격시험을 수행하였다. 강도시험결과, PVA 섬유와 VAE 분말 폴리머의 휨강도는 모두 증가하였다. PVA 섬유보강 시멘트복합체의 경우 재령 28일에서의 압축강도는 약간 감소하였으나, 휨강도는 일반 모르타르 강도보다 24.4% 증가하였다. 낙하 충격시험 결과, PVA 섬유보강 시멘트복합체 시편은 섬유의 가교역할로 인한 균열발생의 억제와 에너지 분산에 의한 미세균열이 발생하였으며, 충격에 의한 배면파괴와 관통에 대하여 억제되었다. 반면 VAE 분말 폴리머 시멘트복합체와 일반 모르타르의 시편은 대부분 큰 균열이나 관통파괴 되었다. 충격하중을 받는 시멘트복합체와 일반 모르타르의 시편은 대부분 국부적인 취성파괴거동을 보이며, PVA 섬유보강에 의한 휨성능 증진으로 인해 충격에 대한 저항성능이 크게 향상되었다. This paper studies impact fracture behavior under temperature variation and compressive flexural strength of cement composites using VAE(vinyl acetate ethylene) powder polymer and PVA(polyvinyl alcohol) fiber. Impact test were conducted in the temperature range selected for the $-35^{\circ}C$, $0^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$. In this experimental study, impact test were carried out using a drop impact testing machine (Ceast 9350) to obtain such as displacement, time, and impact fracture energy of normal specimen and and cement composites specimen. As test results, the use of VAE powder polymer and PVA fiber were observed to enhance the flexural strength of mortar. The compressive strength of PVA fibers reinforced cement composites was slightly decreased at 28 days, but the flexural strength was observed to increase 24.4% of normal mortar strength. As a result of the drop impact tests, PVA fiber reinforced cement composites specimens showed microcracks due to energy dispersion and crack prevention with bridge effect of the fibers, and scabbing or perforation by impact was suppressed. On the other hand, the normal mortar and VAE powder polymer cement composites specimens were carried out to the perforation and macro crack. Most of normal mortar and the cement composites subjected to impact load on specimens shows mostly local brittle failure. The impact resistant performance of the specimen with PVA fiber was greatly improved due to the increase of flexure performance.

전단형 MR 댐퍼를 이용한 케이블 교량의 실시간 진동제어-파워 모델 및 리야프노브 제어 중심으로

허광희,이진옥,전승곤,김충길,전준용,Heo, Gwanghee,Lee, Chinok,Jeon, Seunggon,Kim, Chunggil,Jeon, Joonryong 한국지진공학회 2017 한국지진공학회논문집 Vol.21 No.5

In this paper, an experimental study was carried out for vibration control of cable bridges with structurally flexible characteristics. For the experiment on vibration control, a model bridge was constructed by reducing the Seohae Grand Bridge and the shear type MR damper was designed using the wind load response measured at Seohae Grand Bridge. The shear type MR damper was installed in the vertical direction at the middle span of the model bridge, and dynamic modeling was performed using the power model. The tests of the vibration control were carried out by non-control, passive on/off control and Lyapunov control method on model bridge with scaled wind load response. The performance of the vibration control was evaluated by calculating absolute maximum displacement, RMS displacement, absolute maximum acceleration, RMS acceleration, and size of applied power using the response (displacement, acceleration, etc.) from the model bridge. As a result, the power model was effective in simulating the nonlinear behavior of the MR damper, and the Lyapunov control method using the MR damper was able to control the vibration of the structure and reduce the size of the power supply.

SMG 유체를 이용한 소형댐퍼의 성능평가

허광희,전승곤,서상구,김대혁,Heo, Gwang Hee,Jeon, Seung Gon,Seo, Sang Gu,Kim, Dae Hyeok 한국지진공학회 2019 한국지진공학회논문집 Vol.23 No.4

In this study, SMG(Smart Material with Grease) was developed, which was improved the precipitation minute particle in grease during long term standstill. Also, small-sized cylinder damper equipped with an electromagnet in a piston was developed for using a performance evaluation of the damper with SMG and the dynamic load test, and damping force using Power model and Bingham model was derived in order to compare to the result of that of the damper. The data obtained from the dynamic load test were analyzed and plotted, and then a dynamic range was calculated to evaluate the usability of the damper with SMG. The performance of the damper with SMG was compared to the damping forse derived from the Power and Bingham model. The result of this evaluation shown that the usability of SMG damper was demonstrated by this test as a semi-active controlling equipment of small-sized damper.

A Dynamic Characterization of Long Span Bridge Using Mean FRF

허광희,최만용,안병익,Heo, Gwang-Hee,Choi, Man-Yong,An, Byung-lk 한국구조물진단유지관리공학회 2000 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.4 No.1

구조물의 동특성은 대형구조물을 상시감시 할 수 있는 장점으로 인하여 널리 활용된다. 상시감시를 위해 계측된 랜덤 데이터는 FFT를 통한 구조물의 동적 고유특성을 분석함으로써 이루어진다. 이 과정에서 Input Data와 Response Data사이에서 FFT Analyzer를 통하여 FRF가 측정된다. 특히 랜덤 데이터의 계측은 여건과 환경에 따라 발생하는 Noise로부터 가능한 정확한 FRF를 계측해야만 성공적인 구조물의 고유의 동적특성을 파악하게 된다. 랜덤 데이터에서 발생할 가능성이 높은 입력, 출력 Noise를 동시에 최소화 할 수 있는 새로운 개념의 FRF측정 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘에 의하여 장대형 모형교량으로부터 Modal 실험을 수행하여 계측된 동특성을 FE 해석 결과와 비교 평가하여 유용성을 제시한다.