• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.29 no.3
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• pp.261-268
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• 2016

Tuned Liquid Dampers(TLD) are energy dissipation devices that have been proposed to control the dynamics response of structure. The TLD has been shown to effectively control the wind response of structures. However, controlling responses of structures with TLD under seismic loads are not fully investigated. The objective of this study is to evaluate the seismic performance of single degree of freedom(SDF) with TLDs having various tuning and mass raitos. For this purpose, analytical studies are conducted. Different soil conditions are considered in this study. As a result, performance of TLD, appeared diffrently depending on the natural period, damping ratio of the structure. Also TLD tuning ratio appeared differently.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.21 no.5
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• pp.421-427
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• 2008

A robot crane truck is developed by the Bridge Inspection Robot Development Interface(BRIDI) for an automated and/or teleoperated bridge inspection. This crane truck looks similar to the conventional bucket crane, but is much smaller in size and light-weight. At the end of the telescoping boom which is 12m long, a robot platform is mounted which allows the operator to scan the bridge structure under the deck trough the camera. Boom vibration induced by wind and deck movement can cause serious problems in this scanning system. This paper presents a control system to mitigate such vibration of the robot boom. In the proposed control system, an actuator is installed at the end of the working boom. This control system is studied using a mathematical model analysis with LQ control algorithm and a scaled model test in the laboratory. The study indicates that the proposed system is efficient for the vibration control of the robot booms, thereby demonstrating its immediate applicability in the field.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.3
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• pp.432-437
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• 2016

The behavior of a bellows for an electromagnetic control valve was investigated. The bellows consists of an outer metal bellows, inner spring, and metal caps. The bellows needs to have sensitive and precise motion against external loads and pressure loads in order to control the position of the valve accurately. The spring constant of the inner spring and load-displacement curve of the bellows set were measured using a test machine. The inner spring showed a linear relation between load and displacement. The bellows set showed small stiffness at small displacement, and then the stiffness slightly increased upon subsequent displacement. Based on the measured data, finite element analysis was performed. Axisymmetric conditions were applied, and shell elements were used. The effective material properties of the outer bellows material were extracted. Additional analysis was performed, and the behavior of the bellows was analyzed using the finite element model.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.3
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• pp.503-512
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• 1990

In this study, a penalty method effective for the case that has no snap-back phenomenon, is proposed and an adaptive method which choose the penalty method or Riks' type method, is suggested for the case of snap-back problem. And for the case that loads are applied to one or more points of a structure, the Riks' method is applied in general, but under certain condition choice of new incremental load parameter is suggested to accelerate the convergence rate. Finally, for the case that displacements of a structure are controlled at one or more points Riks' type method is proposed. In this case, the proposed method is applied in general but under certain condition it is recommended to choose other incremental displacement parameter to eliminate probable divergence. Five examples are analysed and compared with the result of published literature.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.433-436
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• 2009

본 연구에서는 준능동 TMD(STMD)가 설치된 초고층건물의 풍응답을 효과적으로 저감시키기 위한 퍼지 하이브리드제어기법을 제안하였다. 이를 위하여 STMD의 응답저감에 우수한 성능을 보이는 스카이훅(skyhook) 제어기와 구조물의 응답저감에 뛰어난 그라운드훅(groundhook) 제어알고리즘을 사용하였다. 본 연구에서는 두 제어기를 적절히 조합하기 위하여 최적의 가중치를 실시간으로 결정하는 퍼지 하이브리드제어기를 개발함으로써 일반적인 가중합방식의 하이브리드 제어기법의 성능을 개선하였다. 제안된 제어기의 성능을 검토하기 위하여 풍하중을 받는 76층 사무소 건물을 예제구조물로 사용하였다. MR 감쇠기를 이용하여 STMD를 구성하였고 STMD의 제어성능을 평가하기 위하여 TMD 및 ATMD의 성능과 비교하였다. 수치해석을 통하여 STMD의 제어성능이 TMD에 비하여 월등히 뛰어남을 확인할 수 있었다. 또한 퍼지 하이브리드 제어기법을 사용하면 스카이훅 및 그라운드훅 제어기를 효과적으로 조합하여 STMD와 건물의 응답을 동시에 줄일 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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• 2002.03a
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• pp.417-423
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• 2002

Magnetorheological(MR) 댐퍼는 적은 용량의 전력을 사용하고 반응속도가 빠른 장점 때문에 구조물의 내진제어에 적당하여, 근래에 주목받고 있는 새로운 장치이다. MR 댐퍼는 반능동 제어 장치로써, 능동 질량감쇠기와는 다른 특성을 갖는다. 즉 필요한 제어력을 제어신호로 직접 생성해 낼 수 없는 대신에 MR 댐퍼의 입력전원을 제어하여 간접적으로 제어한다. 따라서 MR 댐퍼의 반능동 제어장치로써의 특성을 고려하는 효과적인 제어기법이 요구된다. 그러므로 본 연구에서는 지진에 대한 구조물의 응답을 줄이기 위해서, MR댐퍼를 제어할 수 있는 반능동 제어기법을 Lyapunov 안정성 이론을 바탕으로 제안하고자 한다. 제안방법을 검증하기 위해, 전단형 MR 댐퍼를 1층과 2층에 설치한 수치예제를 수행하였다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.24 no.2
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• pp.103-109
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• 2012

Micro-cracks with a width less than 0.1 mm in precast concrete panels do not cause structural problem, but they can cause problems in long term durability and concrete surfaces aesthetic, requiring additional repair costs. In this paper, polymer cement concrete is used to increase flexural tensile strength and to prevent micro-cracks due to construction loads on LB-DECK panels. Using 5% polymer-cement ratio, the panel crack moment is increased by improving flexural tensile strength and controlling visible micro-cracks during construction stage of LB-DECK.

• Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.457-464
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• 2003

최근 교량의 건설에 있어서 내진설계가 주요문제로 부각되면서, 구조물의 진동응답을 제어 하는 갖가지 형태의 진동제어 기법이 적용되고 있다. LRB(Lead Rebbe. Bearing), LUD(Lock Up Device)등 다양한 지진격리장치가 설계에 적용되고 있으며 특히, 설계변경 .내진보수보강과 같이 제약 조건이 있는 상황에서 유용한 면진방법으로 사용되고 있다. 이러한 지진격리장치는 기본적인 설계특성인 수평강성, 감쇠성능에 대한 검증을 필요로 한다. 특히, 지진과 같은 동적하중에 대하여 하중속도, 수직력, 변형률 등에 대한 의존성과 내구성의 검토가 필요하며 유사장치에 대하여 검증실험기준의 정립이 진행 중에 있다. 강재이력댐퍼인 E-Shape 댐퍼는 지진격리장치로서 교각의 고정단에 교좌장치로 설치되어 상시에는 탄성영역 내에서 거동하는 고정단의 역할을 하다가, 지진발생시에는 E-Shape형태의 강재댐퍼가 소성변형을 통한 이력거동으로 에너지 소산기능을 가진 교좌장치이다. 최근 LRB에 대하여는 다양한 특성실험이 수행되고 있으나 상대적으로 강재이력댐퍼에 대하여는 이러한 검증실험이 수반되지 않고 사용되고 있다. 본 실험연구에서는 E-Shape 강재이력댐퍼에 대하여 연직하중, 수평변형률, 수평속도에 패한 동적특성을 평가함으로서 강재이력댐퍼를 이용한 지진격리설계의 타당성과 면진성능을 평가해 보았다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.53-56
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• 2011

본 논문에서는 지진시 구조물의 진동을 줄이기 위한 방법으로 모드에너지 기반 신경망 제어 방법을 제안하였다. 모드에너지 기반 신경망 제어 방법은 신경망의 학습 과정에서 구조물의 모드 에너지를 이용하여 목적함수를 구성하며, 이 목적함수를 최소로 하는 학습을 진행한다. 제안된 제어 알고리즘의 적용성을 검증하기 위해서 능동질량감쇠기(AMD, Active Mass Damper)가 설치된 3층 구조물을 예제 모델로 선택하였으며, El Centrol지진을 이용하여 모드에너지기반 신경망제어 알고리즘을 학습시켰다. 모드에너지 기반 신경망 제어 알고리즘의 제어 성능은 학습 후 임의의 지진에 대한 하중으로 California지진을 사용하여 검증하였다. 해석 결과에서 California지진에 대한 제어 전 후의 결과와 기존의 방법인 MLP(Muli-layer Perceptron)의 결과와 비교하였다. 또한 제안된 제어 방법을 적용할 때, 지진시 구조물의 비선형 거동은 제어후 거의 보이지 않는 것을 확인 할 수 있었다.