무선계측 결과를 활용한 고속철도교량의 모델 개선 기법

초록

최근 수치해석모델은 실제구조물을 파악하고, 유지관리를 하기 위하여 없어서는 안 될 중요한 자원이다. 하지만, 실구조물은 시공과정이나, 노후화에 따라 설계 시 작성된 수치해석모델과는 차이를 보이며, 이러한 오차는 구조물의 유지관리에 있어 반드시 보정해야 할 요소이다. 수치해석모델의 개선을 위해서는 신뢰성 높은 계측결과 및 분석결과가 필요하며, 이를 위하여 계측이 간편한 무선 계측 시스템 (Lynch, 2007)을 기반으로 계측위치를 이동하며 적은 센서를 이용하여 현장계측을 실시하였다. 한편 철도교량에서는 교량 위를 통과하는 열차의 질량에 의하여 고유진동수가 큰 폭으로 변화할 수 있기 때문에 차량통과 중의 고유진동수와 차량통과 후의 고유진동수를 구분하여 추정하여야 한다. 본 연구에서는 40m 단경간 PSC박스를 대상으로 정밀한 동특성 추정을 위하여 CCT(Cross Correlation Technique)(Clough, 1993)를 활용하여 고유진동수를 확인 한 후 POD(Proper Orthogonal Decomposition Technique)(Berkooz et al., 1993)를 이용하여 모드형상을 추정하였고, 열차가 통과 중일 때와 통과 후의 고유진동수를 각각 확인하였다. 추정된 동특성을 바탕으로 단변분탐색법(Jeon et al., 2004)을 기초로 하는 Phase to Phase방식의 모델개선기법을 적용하여 설계시 적용된 수치해석모델을 실교량의 동특성에 가까운 거동을 하는 수치해석모델로 개선하였다.