• Smart Structures and Systems
• /
• 제23권6호
• /
• pp.565-577
• /
• 2019

One of the most effective countermeasures for mitigating cable vibration is to install mechanical dampers near the anchorage of the cable. Most of the dampers used in the field are so-called passive dampers where their parameters cannot be changed once designed. The parameters of passive dampers are usually determined based on the optimal damper force obtained from the universal design curve for linear dampers, which will provide a maximum additional damping for the cable. As the optimal damper force is chosen based on a predetermined principal vibration mode, passive dampers will be most effective if cable undergoes single-mode vibration where the vibration mode is the same as the principal mode used in the design. However, in the actual engineering practice, multi-mode vibrations are often observed for cables. Therefore, it is desirable to have dampers that can suppress different modes of cable vibrations simultaneously. In this paper, MR dampers are proposed for controlling multi-mode cable vibrations, because of its ability to change parameters and its adaptability of active control without inquiring large power resources. Although the highly nonlinear feature of the MR material leads to a relatively complex representation of its mathematical model, effective control strategies can still be derived for suppressing multi-mode cable vibrations based on nonlinear modelling, as proposed in this paper. Firstly, the nonlinear Bouc-wen model is employed to accurately portray the salient characteristics of the MR damper. Then, the desired optimal damper force is determined from the universal design curve of friction dampers. Finally, the input voltage (current) of MR damper corresponding to the desired optimal damper force is calculated from the nonlinear Bouc-wen model of the damper using a piecewise linear interpolation scheme. Numerical simulations are carried out to validate the effectiveness of the proposed control algorithm for mitigating multi-mode cable vibrations induced by different external excitations.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제20권1호
• /
• pp.71-86
• /
• 2021

This paper focuses on the development and assessment of the expected damage for the rocking response of rigid anchored blocks, with irregular geometry and non-uniform mass distribution, considering the site conditions and the seismicity of Mexico City. The non-linear behavior of the restrainers is incorporated to evaluate the pure tension and tension-shear failure mechanisms. A probabilistic framework is performed covering a wide range of block sizes, slenderness ratios and eccentricities using physics-based ground motion simulation. In order to incorporate the uncertainties related to the propagation of far-field earthquakes with a significant contribution to the seismic hazard at study sites, it was simulated a set of scenarios using a stochastic summation methods of small-earthquakes records, considered as Empirical Green's Function (EGFs). As Engineering Demand Parameter (EDP), the absolute value of the maximum block rotation normalized by the body slenderness, as a function of the peak ground acceleration (PGA) is adopted. The results show that anchorages are more efficient for blocks with slenderness ratio between two and three, while slenderness above four provide a better stability when they are not restrained. Besides, there is a range of peak intensities where anchored blocks located in soft soils are less vulnerable with respect to those located in firm soils. The procedure used in here allows to take decisions about risk, reliability and resilience assessment of different types of contents, and it is easily adaptable to other seismic environments.

• 구강회복응용과학지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.109-123
• /
• 2009

임플란트 골유착의 성공과 임플란트 안정성에서 가장 중요한 것은 골의 양과 질이며 안정성을 평가하는 방법 중 하나인 주입회전력도 골질에 영향을 받는다. 임플란트를 식립할 때 모터에서 생긴 힘이 임플란트에 전달되면 임플란트는 회전력(moment)과 축력(axial force)을 갖게 되고 임플란트와 접촉한 골에서는 절삭과 압박 그리고 마찰이 일어나 응력이 생기는데 이 때 측정되는 주입회전력(insertion torque)은 골질에 따라 다양하게 나타난다. 본 연구에서는 임플란트를 하악 소구치 부위 골에 식립하는 것을 가정하여 골질을 치밀골의 두께와 망상골의 밀도 그리고 하방 치밀골 존재 시로 나누고, 골의 응력과 변위를 소탄성 범위의 유한요소법으로 분석하고 유효응력(von Mises stress)과 회전력 그리고 축력을 비교 연구하여 골질이 주입 회전력에 미치는 영향을 평가하였다. 임플란트($Br{\aa}nemark$ MKIII.RP, ${\phi}3.75{\times}10.0mm$, Nobel Biocare, $G{\ddot{o}}teborg$, Sweden) 와 원통형 골모형(${\phi}9.5{\times}12.0mm$)의 유한요소 모형을 설계하고 변수로 상부 치밀골의 두께(0.5 mm, 1.5 mm, 2.5 mm)와 치밀골 하부에 망상골의 밀도($0.85g/cm^3$, $1.11g/cm^3$, $1.25g/cm^3$) 그리고 골모형 하부에 1 mm 두께의 치밀골 유무에 따라 총 7개의 모형을 만들었으며, 임플란트가 식립될 때 발생하는 유효응력과 축력 그리고 회전력을 시간대 별로 비교하였다. 임플란트 플랜지 하연이 골의 상부를 파고드는 300 msec, 중간 정도 들어간 550 msec, 완전히 들어가 플랜지 상면이 골 표면과 일치한 800 msec로 나누어 관찰하였을 때 축력은 500 msec 전후에서, 회전력은 800 msec 전후에서 최대값를 보였으며 유효응력 분포는 서로 비슷하였다. 이 같은 실험 결과를 바탕으로 축력을 영역 별로 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. $Br{\aa}nemark$ MKIII 임플란트는 플랜지가 골을 파고들 때 축력이 치밀 골에서 가장 높았고, 회전력은 플랜지가 골상부에 걸리어 축력이 급격히 감소한 이후에 최대 회전력을 보였으며, 이 때 유효응력 분포는 플랜지와 접촉하는 골 상부에 집중되었다. 2. 임플란트 식립 시 치밀골의 두께가 두꺼울수록 축력과 회전력이 높게 나타났으며 치밀골의 두께가 축력과 회전력에 가장 큰 영향을 주었다. 3. 치밀골의 두께가 1.5 mm 이상인 경우 망상 골의 밀도가 축력에 미치는 영향은 작았고, 치밀골의 두께가 0.5 mm인 경우 망상골의 밀도가 축력과 회전력에 영향이 있을 것으로 사료되었다. 4. 양측 피질골 존재 시 축력의 합은 상부 피질골의 두께가 같은 다른 경우와 비슷하였으나 부위별 촉력은 골하부에서 양측 피질골 모형이 가장 높았고, 회전력은 하방 피질골과 접촉할 때는 피질골 두께가 같은 다른 모형보다 다소 높으나 최대 회전력은 비슷하였다. 위 결과를 토대로 하악 소구치 부위에 $Br{\aa}nemark$ MKIII 임플란트 식립 시 골질과 관련된 요소 중에 치밀골의 두께가 주입회전력에 가장 큰 영향을 주며 망상골의 밀도를 높이는 술식도 일차적 안정성 증가에 유용할 것으로 사료되는 바이다.

• 대한치과교정학회지
• /
• 제36권4호
• /
• pp.275-283
• /
• 2006

작은 크기의 교정용 미니임플랜트는 교정적 고정원으로 널리 이용되고 있다. 그러나 빈번히 탈락하는 단점이 있어 이를 개선하기 위해 안정성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 시도되어 왔다. 이 연구의 목적은 이중 피치와 직경에 관련하여 미니임플랜트의 안정성에 대한 기계적 성질을 비교 분석하는 것이다. 미니임플랜트의 길이는 8 mm였으며, 피치는 단일 피치형과 이중 피치형, 직경은 1.4 mm와 1.6 mm로 단일 피치형 1.4 mm, 단일 피치형 1.6 mm, 이중 피치형 1.4 mm, 이중 피치형 1.6 mm 등 총 4군으로 구성되었다. 각 군은 20개의 미니임플랜트로 구성되었고, 균일한 밀도의 polyurethane foam에 삽입 후 제거하였다. 시간에 따른 삽입 및 제거 토크의 변화와 각각의 최대 토크 등을 측정하여 기계적 성질을 비교 분석하였다. 이중 피치형은 단일 피치형보다 유의성 있게 더 낮은 최대 삽입 토크와 더 큰 최대 제거 토크를 보여주었다. 직경 1.6 mm는 1.4 mm보다 유의성 있게 더 큰 최대 삽입 토크와 최대 제거 토크를 보여주었다. 이중 피치형 1.4 mm군은 삽입 시에는 유의성 있게 가장 낮은 최대 삽입 토크를 보여주었으며 제거 시에는 단일 피치형 1.6 mm군보다 높거나 비슷한 최대 제거 토크를 보여주었다. 특히, 이중 피치형군은 최대 제거 토크 후 지속적으로 높은 제거 토크를 보여주었다. 미니임플랜트의 기계적 안정성은 이중 피치에 의해 향상될 수 있으며, 상부의 미세 나사산은 작은 직경에서도 풀림 토크에 저항하는 기계적 안정성을 향상시킬 수 있을 것으로 보인다.

• 구강회복응용과학지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.293-304
• /
• 2011

구치부 가위교합을 개선하기 위한 여러 방법 중, 교정용 미니임플란트(OMI)와 조합된 Dragon helix를 이용한 방법이 이전에 소개된 바 있으며 이는 간접 골성고정원의 역할이 중요하다. 이에 본 연구에서는 간접골성고정원으로 사용된 OMI의 식립각도에 따라 나타나는 구치부의 치근에 나타나는 응력분포와 OMI의 표면에서의 응력 분포 및 변위를 유한요소 해석으로 비교하고자 하였다. 상악 제1대구치와 상악 제2소구치의 치근 사이에 OMI의 식립 각도를 골 표면에 대하여, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$으로 변화시키면서 최대응력분포와 변위를 관찰하였다. OMI의 식립 각도가 $90^{\circ}$일 때 상악 제1대구치와 상악 제2대구치의 구개 치근첨에 최대응력분포가 나타났고, 상악 제1대구치에서는 협측으로 변위의 양이 가장 적게 나타났으며, 상악 제2대구치에서는 함입 및 구개측으로의 변위량이 가장 크게 나타났다. OMI에서는 식립각도가 감소됨에 따라 최대 응력분포가 나사첨 부분으로 이동되었으며, 그에 따라 OMI의 변위량은 증가하였다. 이상의 결과로 OMI의 식립각도가 $90^{\circ}$일 때 고정원의 역할이 최대가 되었으며, 구치부 가위교합의 개선 효과가 가장 크게 나타남을 알 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제26권5호
• /
• pp.575-589
• /
• 2020

For vibration control of stay cables in cable-stayed bridges, viscous dampers are frequently used, and they are regularly installed between the cable and the bridge deck. In practice, neoprene rubber bushings (or of other types) are also widely installed inside the cable guide pipe, mainly for reducing the bending stresses of the cable near its anchorages. Therefore, it is important to understand the effect of the bushings on the performance of the external damper. Besides, for long cables, external dampers installed at a single position near a cable end can no longer provide enough damping due to the sag effect and the limited installation distance. It is thus of interest to improve cable damping by additionally installing dampers inside the guide pipe. This paper hence studies the combined effects of an external damper and an internal damper (which can also model the bushings) on a stay cable. The internal damper is assumed to be a High Damping Rubber (HDR) damper, and the external damper is considered to be a viscous damper with intrinsic stiffness, and the cable sag is also considered. Both the cases when the two dampers are installed close to one cable end and respectively close to the two cable ends are studied. Asymptotic design formulas are derived for both cases considering that the dampers are close to the cable ends. It is shown that when the two dampers are placed close to different cable ends, their combined damping effects are approximately the sum of their separate contributions, regardless of small cable sag and damper intrinsic stiffness. When the two dampers are installed close to the same end, maximum damping that can be achieved by the external damper is generally degraded, regardless of properties of the HDR damper. Field tests on an existing cable-stayed bridge have further validated the influence of the internal damper on the performance of the external damper. The results suggest that the HDR is optimally placed in the guide pipe of the cable-pylon anchorage when installing viscous dampers at one position is insufficient. When an HDR damper or the bushing has to be installed near the external damper, their combined damping effects need to be evaluated using the presented methods.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.40-47
• /
• 2021

본 연구에서는 확대머리 정착이음을 갖는 연결부의 상세에 따른 구조거동을 유한요소해석을 통해 분석하였다. 복잡한 접촉조건과 비선형 거동을 나타내는 연결부의 유한요소해석을 위하여 외연적 동해석을 활용한 준정적 해석 기법을 적용하였다. 기존 실험결과와 해석결과를 비교하여 유한요소모델의 정확성을 검토하였으며, 준정적 해석 기법은 확대머리 연결부의 비선형성을 잘 반영하는 것을 확인하였다. 다양한 정착길이, 횡방향 철근지수를 갖는 21가지 유한요소모델을 활용하여 구조해석을 수행한 결과 정착길이와 횡방향 철근지수의 증가는 강도와 연성도를 증가 시키는 것을 확인하였으나, 충분한 구조성능을 확보하기 위해서는 두 가지 설계변수 모두 일정수준을 확보해야 함을 확인하였다. 최근 개정된 확대머리 정착이음 설계기준에서는 정착길이와 횡방향 철근지수를 모두 고려하는 설계식을 제시하고 있으며, 본 연구의 결과에서도 정착길이 뿐만 아니라 횡방향 보강철근이 매우 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.503-514
• /
• 2011

본 연구에서는 콘크리트채움 U형 합성보와 H형강 기둥 십자형 합성접합부의 내진상세를 제시하고, 2개의 실물대 실험체를 설계/제작하여 강구조내진기준의 표준실험절차에 따라 내진성능을 평가하였다. 주요 실험체 구성요소는 춤 450mm(실험체 A) 및 550mm(실험체 B) U형 강재보, 두께 165mm의 골데크플레이트 위에 타설된 콘크리트 바닥슬래브, U형보의 완전합성작용을 하기 위한 전단스터드, 부모멘트 전달을 위한 4개의 주철근 및 H형강 기둥에 정착을 위한 용접커플러 그리고 접합부 보강을 위한 보강판으로 구성된다. 순수 강재 보-기둥 접합부와 상이한 U형 합성접합부의 독특한 특성을 고려하여, 지진하중 하에서 내진성능에 결정적 영향을 미치는 보-기둥 접합부의 용접부 취성파단, 강판의 국부좌굴, 주철근의 휨좌굴, 콘크리트 압괴 등의 한계상태가 적절히 제어되도록 실험체를 설계하였다. 강구조내진기준의 지진하중 가력프로그램에 따른 실험결과, 설계에서 의도한 바와 같이 여러 한계상태가 적절히 제어되어 실험체 A 및 B는 각각 6% 및 6.8% 라디안에 이르는 매우 뛰어난 층간변형능력을 발휘하였다. 이는 특수모멘트골조에 요구되는 4% 라디안 수준을 충분히 상회하는 만족스런 층간변형능력이다. 특히 접합부 강화전략에 의해 제안된 합성접합부 상세는 설계에서 의도한 것과 같이 소성힌지를 보강단부로서 밀어냄으로서 취약할 수 있는 보-기둥 용접접합부를 효과적으로 보호하였다. 실험체 A의 최종 파괴모드는 6.0% 층간변위에서 발생한 보강단부에 인접한 냉간성형 코너부의 점진적 저사이클피로에 의한 하부플랜지의 파단에 의해 발생하였다. 한편, 실험체 B는 8.0%의 높은 수준의 층간변위에서 발생한 볼트이음부 파단에 의해 내력을 상실하였다.