전단빌딩 구조물의 손상탐지를 위한 개선된 Damage-induced deflection 방법

Abstract

모드 유연도 행렬을 이용한 손상탐지 방법 중 하나인 Damage-Induced Deflection 방법 (DID방법)은 기존의 손상탐지 방법의 장점을 유지하고, 단점을 극복한 방법으로서 기존의 방법에 비해 크게 세개의 장점을 지닌다. 첫째, 손상확인이 용이하며 둘째, 곡률계산이 필요 없기 때문에 이에 의한 잡음의 영향을 고려할 필요가 없으며, 마지막으로 초기 FEM 모델 없이 손상확인을 수행할 수 있다. 그러나 기존의 DID 방법은 보 구조물에 적용가능한 방법이었으며, 그 외의 다양한 구조물에의 적용 가능성을 검증하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 기존의 DID 방법을 개선하여 전단빌딩 구조물에 적용가능하도록 하였으며, 이를 위해 동일전단력 유발하중을 제안하였다. 이러한 동일전단력 유발하중은 구조물의 상층부에서 하층부로의 누적되는 전단력의 발생을 일으키지 않기 때문에 다중손상확인에 용이하다. 이러한 개선된 DID 방법이 전단 빌딩구조물에 적용가능한지를 검증하기위해 5층의 전단 빌딩구조물에 대한 수치적 검증을 위해서 상용유한요소 프로그램(ANSYS)을 이용하여 5층의 전단빌딩에 대한 수치모델을 구성한 후, 고유치 해석을 수행했고, MATLAB /SIMULINK를 이용해 실제실험과 유사한 환경을 모사하여 수치실험을 수행했다. 또한, 이러한 수치실험의 결과를 바탕으로 5층의 모형구조물을 제작한 후, KAIST 건설 및 환경공학과 지하실험실에 구비된 진동대를 이용하여 실험을 수행했다. 그 결과, 제안된 방법은 손상위치를 정확히 찾아낼 수 있었고, 제안된 방법이 전단빌딩 구조물의 손상탐지에 적합함을 확인했다.