An Energy-Dissipation-Ratio Based Structural Health Monitoring System

에너지소산률을 이용한 구조물의 건전도 모니터링에 관한 연구

This research develops a technique which uses energy dissipation ratio in order to monitor the structural health on real time basis. For real-time monitoring, we employ the NExT and the ERA which enable us to obtain real-time data. Energy dissipation ratio is calculated from those data only with the damping and natural frequency of the structure, and from the calculated values we develop an algorithm (Energy dissipation method) which decides the damage degree of structure. The Energy dissipation method developed in this research is proved to be valid by comparison with other methods like the eigenparameter method and the MAC. Especially this method enables us to save measuring time and data which are the most important in real-time monitoring, and its use of the ambient vibration also makes it easy to monitor the whole structure and its damage points.

본 연구에서는 에너지소산률을 활용하여 구조물의 건전도를 실시간 상에서 모니터링하는 기법을 제시하였다. 실시간 모니터링에 적합하도록 계측은 자연가진기법(NExT)이 채택되었고, 동적 분석을 위해서는 고유계 구현기법(ERA)이 채택되어 실시간 데이터의 분석이 가능하도록 하였다. 이들 데이터로부터 계산된 구조물의 댐핑과 고유치만을 사용하여 에너지소산률을 계산하고, 이들 값으로부터 구조물의 손상도를 평가하는 알고리즘(에너지소산법)을 개발하였다. 본 연구에서 제안된 에너지소산법은 기존의 방법(고유치변화법과 모드변화법(MAC))과 비교하여 유용성이 입증되었다. 특히 에너지소산법은 실시간 모니터링에 중요한 계측시간과 데이터의 량을 줄일 수 있었고, 자연가진을 이용하여 전체적인 구조물의 거동을 파악하기에 용이하였으며 구조물의 손상 유무를 판단하는 효과적 기법으로 입증되었다.