노후화된 구조물의 안전진단: 거동 측정기를 이용한 신속한 위험 평가

이원재

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이원재 (홍익대학교)

저널정보: 한국공간디자인학회 한국공간디자인학회 논문집 한국공간디자인학회 논문집 제19권 제1호

발행연도: 2024.2

수록면: 497 - 508 (12page)

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(연구배경 및 목적) 도시 인프라 관리(Hansen, R. 2018, Haojian D., & Kai L. 2023)에서 노후 구조물의 평가와 유지 보수는 공공 안전과 지속 가능성을 보장하기 위해 중요하다. 본 논문은 첨단 거동 모니터링 장치를 활용한 노후 건축물의 신속한 위험 평가에 대한 연구를 통해 그 효과성을 검증한다. 연구의 핵심은 기울기 센서와 균열 게이지와 같은 센서를 배치하여 노후 건축물의 구조적 건전성을 지속적으로 감시하는 데 있다. (연구방법) 연구는 구조물 노후 모니터링에 대한 철저한 문헌 검토로 시작되며, 이 검토는 도시 환경 내 노후 구조물의 현재 상태에 대한 전반적인 시각을 제공하고, 지속적인 약화와 관련된 다양한 도전과 위험을 강조한다. 이러한 기초적인 검토에 이어, 특정 노후 구조물에 부착된 거동 모니터링 장치에서 수집된 데이터의 분석으로 넘어간다. 이 연구 단계는 중요한 스트레스 지점을 식별하고, 움직임 패턴을 파악하며, 잠재적인 붕괴 시점을 확인하는 것을 목표로 한 깊이 있는 분석을 특징으로 한다. (결과) 연구 결과에서 주목할 만한 관찰은 수집된 센서 데이터의 대부분이 미미한 변화를 보여, 검토된 건물의 구조적 건전성이 상대적으로 안정적임을 시사한다는 것이다. 그러나 센서 데이터의 직접적인 해석의 한계를 극복하기 위해, 연구는 유한 요소 방법(FEM) 시뮬레이션 데이터를 활용하여 노후 구조물의 구조적 건전성을 평가하고 잠재적 위험을 식별한다. 이 접근법은 수치적 방법을 활용하여 건물의 거동과 잠재적 구조적 실패를 사전에 예측할 수 있는 가능성을 강조한다. (결론) 이 연구의 결론은 센서의 전략적 배치, 데이터의 분석 처리, 그리고 식별된 위험을 완화하기 위한 전략에 대한 권장 사항을 제시한다. 논의는 채택된 방법론이 도시 계획가와 엔지니어에게 미칠 더 넓은 함의를 반영하며, 이 방법이 도시 환경 내 노후 구조물의 안전성, 지속 가능성, 그리고 수명을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 강조한다. 본 논문은 노후 인프라의 위험 평가를 위한 실용적이고 효율적인 프레임워크를 제안함으로써, 분야에 새로운 관점에 기여한다. 앞으로의 연구 계획에서는 수집된 데이터를 기반으로 구조적 노화와 관련된 위험을 고도의 정확도로 예측할 수 있는 모델을 개발하는 것을 목표로 한다. 향후 개발될 이 모델은 도시 환경 내 노후 구조물의 안전성, 지속 가능성, 그리고 수명을 증진하는 데 중요한 기여를 할 것이다. 이는 도시 인프라 관리 분야에 상당한 기여를 할 것이다.

(Background and Purpose) In urban infrastructure management, the assessment and maintenance of aged structures are crucial for ensuring public safety and sustainability. This paper verifies its effectiveness through research on rapid risk assessment of old buildings using advanced behavior monitoring devices. The essence of this study lies in deploying sensors, such as inclinometers and crack gauges, to continuously monitor the structural integrity of aging buildings. (Method) The methodology of this research unfolds in a structured manner, commencing with an exhaustive literature review on the monitoring of structural aging. This review sets the stage by offering a panoramic view of the current condition of aging structures within urban landscapes, spotlighting the myriad challenges and perils tied to their ongoing degradation. Subsequent to this foundational review, the paper transitions into a meticulous examination of data harvested from behavioral monitoring apparatuses affixed to a specifically chosen aging structure. This phase of the research is characterized by an in-depth analysis aimed at pinpointing critical stress locales, discerning patterns of movement, and identifying potential mechanisms of failure. (Results) A notable observation from the research findings is that the bulk of the sensor data retrieved exhibits minimal fluctuations, suggesting a relative stability in the structural health of the examined edifice. However, to circumvent the limitations of direct sensor data interpretation, the study leans on Finite Element Method (FEM) simulation data to evaluate the structural health and identify potential risks associated with the aging structure. This approach underscores the viability of leveraging numerical methods to preemptively forecast the building's behavior and potential structural failures. (Conclusions) The culmination of this research brings forth a set of recommendations concerning the strategic placement of sensors, the analytical processing of data, and strategies for mitigating identified risks. The discourse concludes by reflecting on the broader implications of the adopted methodology for urban planners and engineers. It highlights the method's potential to significantly enhance the safety, sustainability, and longevity of aging structures within urban settings. By proposing a pragmatic and efficient framework for the risk assessment of aging infrastructures, this paper contributes a novel perspective to the field. Looking ahead, the paper outlines an ambitious agenda for future research, which includes the development of predictive models based on the amassed data. These models aim to forecast structural aging and associated risks with a high degree of accuracy. The anticipated outcome of this future work is to furnish urban environments with robust tools for enhancing the safety, sustainability, and lifespan of aging structures, thereby making a substantial contribution to the field of urban infrastructure management.

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