• 한국풍공학회지
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• 제22권4호
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• pp.171-177
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• 2018

본 연구에서는 해상 풍력용 기상탑의 파단 원인을 찾기 위하여 실측된 풍속 자료를 분석하고, 변동 풍하중과 파랑하중에 의한 동적 변위를 산정하였으며, 와류진동에 대한 피로 검토를 수행하였다. 그 결과를 보면, 베인 풍속계와 초음파 풍속계의 10분 최대 풍속을 비교하여 기상탑에서 4시간 지속된 진동이 발생했음을 확인하였다. 그리고 파랑하중보다 풍하중이 기상탑의 동적 응답에 미치는 영향이 훨씬 크지만, 두 하중이 동시에 작용해도 기상탑의 부재력이 설계력보다 훨씬 낮아서 직접적인 파단의 원인이 아닌 것으로 나타났다. 하지만 와류진동은 연결부 볼트에서 피로 파괴를 일으키는 것으로 나타나서, 기상탑의 파단 원인은 유체의 변동 성분이 아닌 와류진동인 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.557-563
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• 2007

사장교 케이블은 구조적으로 휨강성과 감쇠력이 작아 풍우에 의해 쉽게 유해진동이 발생한다. 이러한 풍우진동을 저감시키기 위한 효과적인 방법으로 부가댐퍼를 장착하여 케이블의 감쇠력을 증가시키는 제어시스템이 널리 사용되어왔다. 그러나 댐퍼를 케이블의 정착부 부근에 설치할 수밖에 없는 구조적 한계로 인하여 충분한 감쇠력을 발휘하기 어렵다. 그러므로 본 논문은 수동제어시스템 보다 효과적으로 풍하중에 의한 케이블 진동을 제어하기 위한 능동제어시스템을 제안하였다. 제안된 능동제어시스템은 케이블의 정착단에 베어링 장치를 장착하여 케이블 단부에서 횡방향 변위가 가능하도록 모델링 하였으며, 앵커리지 내부에 장착된 능동댐퍼를 이용하여 적절한 제어력을 제공하도록 하였다. 능동제어를 위하여 최적제어 이론을 이용 LQG 조정기를 설계하였으며, 수치해석은 실제 교량인 서해대교의 최장 케이블을 대상으로 하여 기존의 댐퍼 시스템과 수동, 능동 댐퍼 부착에 따른 케이블의 진동제어성능을 비교 및 분석하였다. 연구결과 제안된 능동제어시스템은 효과적으로 사장교 케이블의 진동을 저감시킬 수 있는 시스템임을 입증하였으며, 기존의 부가댐퍼 시스템 보다 효과적으로 진동을 저감시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.185-192
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• 2023

본 연구에서는 KBC2022의 풍직각방향 변동풍하중 스펙트럼을 이용하여 풍직각방향 풍하중을 생성하고 생성된 풍직각방향 풍하중이 작용하는 구조물의 비탄성 동적거동을 해석하는 프로그램을 개발하고자 한다. 풍응답은 일차 모드가 탁월하고 소성화에 의한 진동의 변화는 작고, 풍방향 진동과 풍직각방향 진동은 독립적이며, 비틀림 진동의 영향은 작다고 가정한다. 적용 구조물을 수평방향의 단자유도 모델로 가정하고, 구조물의 질량을 집중질량으로 치환하여 상부에 작용시킨다. 비탄성 해석을 위한 이력모델은 이선형 모델을 적용한다. 강성비(𝛼)와 항복점비(𝛽)를 변수로 비탄성 동적응답을 분석한 결과 강성비가 일정한 경우에 항복점비가 증가할수록 최대변위비는 감소하다가 최소값을 나타내고 증가하는 것으로 나타났다. 강성비가 0.5이상인 경우 최대변위비가 1이하가 되는 항복점비가 존재하며, 이는 비탄성 내풍설계시 비탄성 거동을 허용하더라도 탄성설계된 건물보다 최대 변형이 감소함을 나타낸다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.54-61
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• 2013

사장교 케이블은 초기 큰 인장력으로 축강성이 매우 크지만, 횡방향 휨강성은 약하다. 풍하중이나 교통하중은 케이블을 심각하게 진동시켜 사장교의 사용성에 부정적 영향을 끼친다. 그러므로 장대교량에 감쇠장치를 설치하는 진동 저감 계획이 절실히 요구된다. 마찰댐퍼는 교통하중이나 풍하중과 같은 동적하중이 작용하는 케이블 진동에서 진폭과 지속시간을 대폭 감소시킬 수 있는 효과적인 장치임을 알 수 있다. 케이블 진동은 댐퍼제작방법과 설치위치 및 형상에 따라 효율이 달라질 수 있다. 그럼에도 불구하고 본 실험연구의 마찰댐퍼 설치전 후 제진성능효과 분석결과는 향후 사장케이블의 진동을 저감시키는 기본 자료로 활용할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.139-145
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• 2018

아웃리거 시스템은 지진이나 풍하중에 의한 동적 응답을 줄이기 위하여 고층 건물의 횡방향 강성을 증가시키는데 널리 사용되고 있다. 풍하중과 지진하중의 동적 특성은 매우 다르기 때문에 스마트 진동 제어 시스템이 아웃리거 시스템과 함께 사용된다면 두 가지 동적 하중에 대해서 효과적으로 사용될 수 있을 것이다. 본 논문에서는 아웃리거 댐퍼 시스템 기반 멀티 해저드 적응형 스마트 구조 제어 시스템에 대한 연구를 수행하였다. 스마트 아웃리거 댐퍼 시스템을 개발하기 위하여 MR 댐퍼를 사용하였다. 수치 해석을 위해 미국에 있는 LA, 찰스턴, 앵커리지의 세 도시에 대한 멀티 해저드 지진하중과 풍하중을 생성하였다. 스마트 아웃리거 댐퍼 시스템의 최적 설계를 위하여 MR 댐퍼 용량에 대한 파라메터 연구를 수행하였다. 유전자 알고리즘으로 최적화된 퍼지 논리 제어기를 이용하여 스마트 제어 알고리즘을 개발하였다. 해석결과를 통하여 아웃리거 댐퍼 시스템 기반 적응형 스마트 구조제어 시스템이 풍하중과 지진하중의 멀티 해저드에 대해서 우수한 제어성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.427-430
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• 2002

The present parer outlines the system identification and vibration control performance of air traffic control tower of Yangyang international airport with tuned mass damper(TMD). From the free vibration test, natural frequency, damping ratio and mode shape of tower are obtained and these values are compared with the values from numerical analysis. In the vibration control test to evaluate the vibration control performance, equivalent damping ratio increased by tuned mass damper are obtained in case the TMD is operated as passive mode. Damping ratio of tower evaluated from free vibration test is about $1.0{\%}$. It is very low value than damping ratio recommended in general code. Damping ratio of passive mode is about $5{\%}$. These equivalent damping ratio increased by TMD is enough to enhance the serviceability of tower structure under wind load.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.681-690
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• 2000

최근, 장스팬 구조물이 많이 요구되어지고 있다. 그로인하여 지진하중 및 풍하중에 의한 바닥의 진동방지 및 과대변형을 억제하기 위하여 강성을 증대시킬 필요가 있다. 이러한 목적으로, 철골의 단부를 철근콘크리트로 보강하는 것이 효과적이다. 이러한 유효 보강 방법을 실현하기 위해서는 철골 부분과 철골 단부를 철근콘크리트로 보강한 부분 사이의 경계부에서 원활한 응력전달이 이루어져야 한다. 따라서 원활한 응력전달을 위하여 그 경계부에 정착판을 설치하였다. 본 연구는 기존 실험을 기초로 한 수치해석을 통하여 유효 응력 전달 방법을 평가한 것이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.574-577
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• 2007

본 논문에서는 실 시공 중인 PSC 교량에 대하여 풍하중에 의한 상시 진동 계측 자료을 기반으로, 교량의 동특성(고유진동수, 모드형상)을 추정하였으며, 이를 바탕으로 대상 교량의 탄성계수를 추정하여 정적 계측을 통한 탄성계수 결과와 비교하였다. 본 논문에서 사용한 동특성 추정 기법은, 대표적인 주파수 영역 해석 방법인 Frequency Domain Decomposition(FDD) 방법과 시간영역 해석 방법인 Stochastic Subspace Identification(SSI) 방법을 이용하였다. 탄성계수 추정은 유한요소모델과 계측 결과를 이용하여 두 개의 결과 차이가 수렴하도록 하는 반복 계산을 통해 탄성계수를 추정하였다. 우선, 탄성계수 추정 기법의 검증을 위해, 수치 해석을 통하여 그 기법을 검증하였으며, 해석 결과 정확한 탄성계수값을 추정하였으며, 이를 통해 본 논문에서 적용한 탄성계수 추정법에 대한 신뢰도를 확인하였다. 이를 바탕으로 사용된 추정 기법을 실 교량에 적용하기 위해 실제 상시 진동 계측 값을 바탕으로 실교량의 동특성 및 탄성계수를 추정하였다. FDD 및 SSI 기법을 통한 모드 해석 결과, 두 기법 모두 유사한 결과를 나타내어 FDD 및 SSI 두 방법에 대한 결과의 신뢰도를 확인 할 수 있었다. 추정 탄성계수 값은 거더 단면내 설치한 응력계 및 변형률계를 통한 계측 결과값의 범위 내에 있음을 확인하였다. 따라서 본 논문에서 적용한 교량의 상시 진동 데이터를 바탕으로 한동특성 및 탄성계수 추정법이 구조물의 대략적인 탄성계수 및 이에 따른 구조물의 전체적인 건전도를 파악하는데 도움이 되리라 생각된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.108-116
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• 2008

현재 건설현장에서는 인력수급의 어려움과 숙련공의 노령화의 해법으로 건설 자동화가 추진되고 있다. 특히, 건축물의 대형화 및 고층화에 따라 양중작업의 중요성이 높아지면서 작업의 효율성을 향상시킬 수 있도록 타워크레인을 대상으로 한 많은 자동화연구가 진행 중이다. 타워크레인을 이용한 양중작업의 자동화를 위해서는 부재의 관성과 풍하중에 의한 진동을 제어해야 하는데, 제어하기에 앞서 진동을 예측하는 것은 매우 어렵다. 따라서 본 연구에서는 타워크레인과 부재를 대상으로 동적 모델링을 실시하고 시뮬레이션을 통해 부재의 동적 진동을 분석하였다. 그 결과, 작업조건에 따른 발생하는 부재의 최대진동폭과 특징을 분석하였다. 그리고 분석자료를 바탕으로 부재의 특성에 따라 양중작업 자동화가 가능한 풍속기준을 판단할 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.69-77
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• 2013

초고층 건물의 구조설계시 풍하중에 의한 횡방향 변위를 적절한 값 이내로 줄이는 것이 가장 중요한 문제 중에 하나이다. 이를 위해서 추가적인 감쇠기 및 진동제어장치를 사용하는 방법이 일반적으로 고려되고 있다. 이 때 일반적으로 구조물의 특성은 변화없이 추가되는 제어장치에 대해서만 최적설계를 수행하게 된다. 본 연구에서는 구조물과 스마트 제어장치의 다목적 통합 최적화를 통하여 추가되는 스마트 제어장치로 인하여 구조물의 물량을 줄일 수 있는 가능성을 검토하였다. 이를 위하여 다이어그리드 구조시스템이 적용된 60층 초고층 건물을 예제 구조물로 선택하였고, 인공 풍하중에 대한 풍응답을 검토하였다. 스마트 제어장치로는 TMD에 MR 감쇠기를 설치한 스마트 TMD를 사용하였다. 구조물의 응답과 구조물량 및 제어장치의 용량을 동시에 줄이는 것이 필요하므로 본 연구에서는 다목적 유전자알고리즘을 적용하였다. 수치해석결과 제어성능목표를 만족시키면서 구조물의 물량과 제어장치의 용량을 적절하게 줄일 수 있는 다양한 설계 최적안을 얻을 수 있었다.