진동 신호 분석 기반 지진으로 인한 건물 피해 평가 알고리즘

본 연구에서는 지진으로 인한 건물 피해를 식별하고 위치를 파악하기 위해 진동 신호 분석을 기반으로 세 가지 알고리즘을 개발하였다. 첫 번째 알고리즘은 건물의 지진 반응 데이터 내에서 벗겨진 위상(unwrap된 위상)의 기울기를 검사한다. 두 번째 및 세 번째 알고리즘은 해당 데이터에 특이 스펙트럼 분석(SSA)을 수행한 후, 생성된 데이터 행렬인 행켈 행렬에 대해 특이값 분해를 수행하여 특이값 분포를 생성한다. 두 번째 알고리즘은 각 층과 기준 위치(일반적으로 지상층)의 누적 특이값 분포 차이를 분석하여 피해 위치를 파악한다. 세 번째 알고리즘은 SSA를 통해 추출한 첫 번째 및 두 번째 특이값 쌍을 사용하여 각 층에서 얻은 특이값 비율의 차이를 분석한다. 이 쌍들은 반응 데이터에서 가장 중요한 주요 성분을 나타내기 때문에 사용된다. 이 알고리즘들은 강성, 기하학적 특성, 재료 특성 등 동적 구조 매개변수의 손상 변화를 식별할 수 있다. 제안된 알고리즘의 성능은 1층, 2베이 철근 콘크리트 프레임 및 6층 철골 프레임의 흔들림 실험 데이터에 적용하여 손상 탐지 및 위치 파악에 대해 평가되었다. 또한, 두 개의 실제 건물의 지진 반응 데이터에도 적용되었다. 아울러, 제안된 알고리즘은 곡률 변화 및 주파수 응답 함수에 기반한 전통적 방법들과 비교 검증되었다. 전반적으로 결과는 제안된 알고리즘들이 손상 탐지와 위치 파악에서 높은 계산 효율성과 민감도를 달성했음을 보여주었다.