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표제지
목차
요약문 16
ABSTRACT 17
제1장 서론 18
1.1. 연구배경 18
1.2. 연구목적 21
제2장 계측 시스템의 구성 22
2.1. 개요 22
2.1.1. 계측 시스템의 정의 22
2.1.2. Smart Structural System 23
2.1.3. 계측 시스템의 필요성 28
2.1.4. 계측 시스템 구축의 목적 28
2.2. 계측 시스템의 구성 29
2.2.1. 계측 항목 29
2.2.2. 계측 소프트웨어의 구비조건 32
2.2.3. 경보시스템 도입 방법 35
2.3. 시공 정도 관리 기능 37
2.3.1 정도 관리의 필요성 37
2.3.2. 시공 시행 이전의 검토사항 및 계획 38
2.3.3. 관리 기준치의 설정 41
2.3.4. 정도 관리 시스템의 구성 42
2.3.5. 관리/예측 시스템 46
2.3.6. 오차 요인 분석 시스템 47
2.3.7. 신설계치 계산 시스템 50
2.4. 초기치 획득 및 보정을 위한 실험 56
2.4.1. 필요성 및 목적 56
2.4.2. 정적재하시험 57
2.4.3. 동적재하시험 57
제3장 계측 및 모니터링 시스템 설계 및 설치 지침 61
3.1. 측정치 종류 및 특성 61
3.1.1. 변형률(strain) 61
3.1.2. 처짐(deflection)과 기울기 63
3.1.3. 크리프(creep)와 건조수축(shrinkage) 65
3.1.4. 균열(crack) 69
3.1.5. 하중(force) 70
3.1.6. 온도변화(temperature) 71
3.1.7. 재료의 물성치(properties of materials) 72
3.1.8. 동적응답(dynamic response) 72
3.1.9. 풍향/풍속 72
3.1.10. 교량형태별 계측치 73
3.2. 센서의 종류 및 특성 75
3.2.1. 변형율계(strain gage) 79
3.2.2. 변위계 117
3.2.3. 온도 계측기 146
3.2.4. 가속도 계측기 154
3.2.5. 하중 계측기 160
3.2.6. 응력 계측기 168
3.2.7. 수압 계측기 174
3.2.8. Level 계측기 180
3.2.9. 균열 계측기 182
3.2.10. 기타 계측기 184
3.3. 계측기기의 종류 및 특성 185
3.3.1. 센서와 계측기기의 연결 185
3.3.2. 계측장비 분석 189
3.3.3. 신호 수집 장치 203
3.3.4. 자동 신호 수집 장치 212
3.4. 계측/모니터링 소프트웨어 221
3.4.1. 개요 221
3.4.2. 신호처리 223
3.4.3. 구조물의 평가 227
3.4.4. 손상도 평가 228
제4장 계측 및 모니터 링 시스템 설치 사례 238
4.1. 남해대교 238
4.1.1. 개요 238
4.1.2. 계측계획 및 방법 239
4.2. 진도대교 256
4.2.1. 개요 256
4.2.2. 장기계측시스템 설계 261
4.2.3. 장기계측 시스템 구성 283
4.2.4. 시스템 구성도 285
4.3. 안양동교 294
4.3.1. 개요 294
4.3.2. 안양고가교의 시스템 네트워크 296
4.3.3. 구조해석 및 관리한계치 설정 302
4.3.4. 프로그램 개발 306
4.4. 서해대교 314
4.4.1. 개요 314
4.4.2. 계측시스템 구비 조건 320
4.4.3. 계측 계획 324
4.4.4. 유지관리용 시스템 구성 339
4.4.5. 유지관리용 계측/모니터링 S/W 340
4.5. Lantau 횡단 연육교 341
4.5.1. 모니터링 시스템 계획 및 설계 341
4.5.2. 계측 시스템의 성능 요구 조건 351
4.6. Great Belt교 357
4.6.1. 구조적 모니터링 계획 358
4.6.2. 상부구조의 모니터링 360
4.6.3. 하부구조의 모니터링 363
제5장 결론 및 향후과제 367
참고문헌 369
도서정보(INFORMATION) 374
판권기 376
표 2.1. 교량형식별 계측내용 30
표 2.2. 오차요인 및 응답치 40
표 2.3. 정도관리 기준치의 실례 41
표 2.4. 관리항목과 계측기기 44
표 3.1. 휨부재의 최소두께 64
표 3.2. Electrical Resistance Strain Gages의 특성 94
표 3.3. Strain Gage Selector Chart 97
표 3.4. Strain Gage Cement Selector Chart 99
표 3.5. 온도와 더미스터의 저항과의 관계 148
표 3.6. 사용되는 금속 종류에 따른 열전대의 특성 149
표 3.7. 서보형 가속도계의 성능 155
표 3.8. 측정범위(Range) 5g에 대해서 비교, Full Range(-5g ~ +5g) 156
표 3.9. 속도계 형식에 따른 비교 158
표 3.10. 장력측정법의 사용 분류 166
표 4.1. 계측기기 설치 현황 요약표 241
표 4.2. 남해대교에 설치된 센서의 설치위치 요약표 244
표 4.3. 진도대교의 개요 259
표 4.4. 측정항목 및 대응 물리량 261
표 4.5. 계측기기 및 센서사양 263
표 4.6. 계측장비 측정단위 282
표 4.7. 유지관리 계측시스템의 내용 297
표 4.8. H/W 구축사양 298
표 4.9. 단변멸 센서배치 299
표 4.10. 구조물의 고유진동수 304
표 4.11. 센서의 초기값 산정 305
표 4.12. 계측관리 프로그램의 개발틀 및 개발언어 307
표 4.13. 서해대교의 주요 제원 315
표 4.14. 서해대교에 반영된 계측센서의 종류 및 수량 현황 316
표 4.15. 계측 관리 항목 323
표 4.16. 시공 단계별 측정 사항 324
표 4.17. 주요 측정 사항 325
표 4.18. 계측항목 및 수량 326
표 4.19. 주요 계측단계별 구분 335
표 4.20. 주요 측정사항 335
표 4.21. 계측항목 및 수량 336
표 4.22. 주요 계측단계별 구분 337
표 4.23. 주요 측정사항 337
표 4.24. 계측항목 및 수량 338
그림 2.1. 계측 장비의 구성 24
그림 2.2. Smart Structural System 27
그림 2.3. 시공 관리 시스템의 구성 43
그림 2.4. 케이블 길이 조정량 산정 개념도 53
그림 2.5. 케이블 길이 조정량 산출 흐름도 54
그림 2.6. 장력이 허용오차내에 있도록 하는 계산 흐름도 55
그림 3.1. Details of moisture gage embedded in concrete 68
그림 3.2. DB하중과 DL하중 70
그림 3.3. 여러가지 종류의 게이지 76
그림 3.4. Vibrating Wire 의 원리 80
그림 3.5. 표면 부착형 Strain gage 81
그림 3.6. Groutable Anchor 82
그림 3.7. 콘크리트 매립형 Strain gage 82
그림 3.8. Rebar Strainmeter 83
그림 3.9. 측정값에 대한 온도 보정 85
그림 3.10. Strain gage의 설치위치 86
그림 3.11. Bonded Wire Strain Gage 89
그림 3.12. Unbonded Wire Strain Gage 89
그림 3.13. Bonded Foil Strain Gage 90
그림 3.14. Welded Strain Gage 91
그림 3.15. Typical Electrical Resistance Strain Gages (a) Wire, (b) Foil 93
그림 3.16. Weldable gages... 94
그림 3.17. Wheatstone Bridge Circuit 101
그림 3.18. Quarter Bridge Networks 102
그림 3.19. Half Bridge Networks 104
그림 3.20. Full Bridge Networks 105
그림 3.21. 온도에 의한 변형을 배제한 변형을 측정할 수 있는 Fabry Perot Strain gage 109
그림 3.22. Intrinsic Fabry Perot 110
그림 3.23. Extrinsic Fabry Perot의 원리 110
그림 3.24. Optical Reflectometry : 31.8m에서 31.825m 사이에서 발생된 변화에... 111
그림 3.25. OTDR에 의한 온도와 변형률의 동시 측정 112
그림 3.26. Demeg gage 113
그림 3.27. Prewitt Scrach gage 114
그림 3.28. Teltale 114
그림 3.29. 지진시 교각에 발생하는 변형도 이력과 기록된 최대 변형도 115
그림 3.30. Dial Indicator 116
그림 3.31. 연통관에 의한 측정방법 119
그림 3.32. Direct and Invert Pendulum 121
그림 3.33. Reading Table 121
그림 3.34. 자동계측용 Telependulum 122
그림 3.35. Inclinometer 123
그림 3.36. Full Profile gage 124
그림 3.37. Magnetic Movement Detector System 125
그림 3.38. eye 볼트의 고정방법 126
그림 3.39. 조정틀에 보관된 Convergence Meter 127
그림 3.40. 전형적인 dial gage 129
그림 3.41. LVDT (Linear Variable Differential Transformer) 130
그림 3.42. 두 방향 변위의 측정이 가능한 LVDT 130
그림 3.43. 처짐측정을 위한 LVDT 131
그림 3.44. strain gage로 사용된 LVDT 131
그림 3.45. DCDT (Direct Current Differential Transformer) 132
그림 3.46. Extensometer의 설치 개념도 133
그림 3.47. Extensometer 134
그림 3.48. VRT(Variable Reluctance Transducer) 134
그림 3.49. Electrolytic Tiltmeter 136
그림 3.50. 기계식 Tiltmeter 136
그림 3.51. 가속도계식 Tiltmeter 137
그림 3.52. 진동현식 Tiltmeter 137
그림 3.53. Induction type Levelling System 139
그림 3.54. Linear 및 Rotary Potentiometer 140
그림 3.55. q resistance potentiometer에 관한 회로그림(circuit diagram) 141
그림 3.56. Magnet/Reed의 원리 141
그림 3.57. Magnetostrictive 트랜스듀스와 원리 142
그림 3.58. Microbending 의 원리 145
그림 3.59. Installation of thermistors in concrete 147
그림 3.60. 더미스터 148
그림 3.61. 열전대의 원리 및 구조 150
그림 3.62. RTD용 측정장치와 원리 151
그림 3.63. Bimetal Thermometer 153
그림 3.64. Forced Balanced Accelerometer 157
그림 3.65. Piezoelectric Accelerometer 157
그림 3.66. Solid type의 하중계와 Center hole type의 하중계 162
그림 3.67. 유압식 하중계 163
그림 3.68. 유압계를 사용하는 유압식 하중계 163
그림 3.69. 진동현식 트랜스듀스롤 사용하는 유압식 하중계 164
그림 3.70. Tension Measurement Gage와 구조 165
그림 3.71. Load indicator washer 166
그림 3.72. Mmicroducer used as a load washer... 167
그림 3.73. Stressmenter와 구조 168
그림 3.74. 유압식 Pressurecell 169
그림 3.75. Diaphram Pressure Cell 170
그림 3.76. 진동현식 트랜스듀스를 사용한 Instrumented 171
그림 3.77. Stress plug details(typical) 171
그림 3.78. Carlson meter 172
그림 3.79. Carlson stress meter 172
그림 3.80. Embedded strain gage 173
그림 3.81. Weldable gage for embedment in concrete 173
그림 3.82. Vibrating wire strain gage for embedment in concrete 173
그림 3.83. Water Level Meter 174
그림 3.84. 두 형태의 piezometer 175
그림 3.85. 진동현식 Piezometer 176
그림 3.86. 공기압식 Piezometer 177
그림 3.87. Tensiometer 178
그림 3.88. 매립형 변형도계 185
그림 3.89. 가속도계 185
그림 3.90. Data Acquisition System 186
그림 3.91. 장거리 계측을 위한 신호출력방식 188
그림 3.92. 신호전송 방식에 따른 자동계측 관리 흐름도 189
그림 3.93. SCPI형 접속 Model 190
그림 3.94. Port의 상용접속 192
그림 3.95. Serial 접속(a)과 Parallel 접속(b) 192
그림 3.96. Digital strain indicator (Courtesy of Measurements Group) 203
그림 3.97. Block diagram for automatic data acquisition system 205
그림 3.98. 테이프 레코더 206
그림 3.99. SCPI형 접속 Model 209
그림 3.100. Port의 상용접속 211
그림 3.101. 접속 방법 211
그림 3.102. 복합형 DAQ 213
그림 3.103. 자동계측기 개념도 219
그림 3.104. 자동계측기 제어 및 측정 프로그램 220
그림 3.105. 신호 및 정보 처리 222
그림 3.106. 주파수 응답함수 231
그림 4.1. 전체 계측센서 위치도 242
그림 4.2. 하동측 계측센서 위치 상세도 242
그림 4.3. 남해측 계측센서 위치 상세도 243
그림 4.4. 장기계측시스템 회로도 256
그림 4.5. 계측계획 흐름도 257
그림 4.6. 계측시스템의 개념도 258
그림 4.7. 진도대교의 개략 구조 제원 260
그림 4.8. 계기선정시 흐름도 262
그림 4.9. 가속도계 회로도 265
그림 4.10. 일축가속도계 266
그림 4.11. Wheatstone Bridge 회로도 267
그림 4.12. (a) 진동현식 변환기의 원리 268
그림 4.12. (b) 진동현식 변형률계 268
그림 4.13. 풍향/풍속계 269
그림 4.14. Servo Type의 원리 270
그림 4.15. Servo Type의 측정원리 270
그림 4.16. 장기계측시스템 구성도 284
그림 4.17. 진도대교 센서 배치도 285
그림 4.18. 동적변형를 상세 위치도(RESISTANCE STRAIN GAGE) 285
그림 4.19. 가속도계 상세 위치도(ACCELEROMETER) 286
그림 4.20. 풍향풍속계 상세 위치도(ANEMOMETER) 286
그림 4.21. 동적측정용 자동 계측 시스템 287
그림 4.22. 동적측정용 자동 계측 시스템 287
그림 4.23. 정적측정용 자동 계측 시스템 288
그림 4.24. 전송개폐 SUBROUTINE (RELAY CLOSURE SUBROUTINE) 288
그림 4.25. HP/Basic에 의한 동적계측 화면 289
그림 4.26. 과업수행 흐름도 294
그림 4.27. 과업대상구조물 295
그림 4.28. 유지판리 계측 시스템의 내용 296
그림 4.29. 계측시스템 구성도 298
그림 4.30. Main 화면 구성 309
그림 4.31. 단면별 계측치 출력 화면 구성 309
그림 4.32. 조건설정 화면 구성 310
그림 4.33. 보고서 출력 화면 구성 310
그림 4.34. Main 화면 구성 312
그림 4.35. 단면별 계측치 화면 구성 312
그림 4.36. FFT Graph 화면 구성 313
그림 4.37. 보고서 작성 화면 구성 313
그림 4.38. 사장교 구간 센서 부착 위치 317
그림 4.39. FCM 구간 센서 부착 위치 318
그림 4.40. PSM 구간 센서 부착 위치 319
그림 4.41. Tsingma교 모니터링 시스템의 전체 구성도 343
그림 4.42. 해석 및 실측 자료 처리 구조 349
그림 4.43. 손상 탐지 및 평가 흐름도 350
그림 4.44. 계측 자료 처리 흐름도 356
그림 4.45. 덴마크의 Great Belt교 357
그림 4.46. 가속도 측정을 통한 누적피로의 탐지 360
그림 4.47. 직교이방성 강상판의 피로 모니터링 362
그림 4.48. 철근 부식의 영구적인 모니터링 364
그림 4.49. 독립탑에서의 케이블 설치 364
그림 4.50. 앵커블록 아래의 지반 모니터링 365
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