• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.81-88
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• 2011

구조물에 대한 진동제어 기술은 지금까지 일반 라멘구조물을 대상으로 하여 많은 연구가 이루어져 왔다. 공간구조물은 일반 라멘구조물과는 다른 동적응답특성을 가지고 있기 때문에 일반 라멘구조물을 대상을 개발된 진동제어 기술을 공간구조물에 적용시키기에는 불확실한 요소가 존재하게 된다. 본 논문은 대공간구조물 중에서 자중이 비교적 커서 지진응답이 크게 나타나는 트러스 형태의 아치 구조물을 대상으로 하여 수동형 TMD 설치 위치 및 질량비에 따른 제어성능을 분석하였다. 예제 아치구조물의 TMD 설치 위치에 따른 진동응답 분석결과, 모드벡터가 가장 큰 위지에 TMD를 설치하는 것이 가장 제어성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 TMD 의 질량비 변화에 따른 진동응답 분석결과, 질량비가 약 2%인 경우에 가장 효율적인 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.161-168
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• 2008

본 연구에서는 하나의 제어장치로 서로 직교하는 2방향의 건물응답을 동시에 제어할 수 있는 동조액체질량감쇠기(Tuned Liquid Mass Damper; TLMD)를 제안하고 제어성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구에서 제안된 TLMD는 한 방향으로는 동조액체기둥감쇠기(Tuned Liquid Column Damper; TLCD) 내부에 채워진 액체의 운동에너지를 이용하여 구조물의 응답을 제어하게 된다. 그리고, 다른 한 방향 즉 TLCD의 직각 방향으로는 LM guide(linear motion guide) 위에 놓인 TLCD 수조와 내부의 액체의 질량을 이용하여 동조질량감쇠기(Tuned Mass Damper; TMD)로 거동하게 함으로써 구조물의 응답을 감소시킨다. 이와 같은 TLMD의 양방향 독립거동 특성을 증명하기 위해 실물크기의 구조물에 설치하여 강제진동실험을 수행하였다. 실험결과, 양방향 모두 대상 구조물의 응답을 감소시키는 것을 확인하여 제안된 TLMD의 효용성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.108-118
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• 2006

본 연구는 지진동을 받는 구조물의 응답을 제어하기 위한 하이브리드 LQG 기법의 효용성을 조사하는 것이 목적이다. 입력 기진력은 엘센트로 지진이며 지반 가속도을 적절히 조절하여 구조물이 탄성 범위내에서 거동하도록 하였다. 수동 제어 장치로서 최상층에 설계된 TMD는 LQG 제어 알고리즘에 의해 통제되며 능동 제어기와 함께 하이브리드 제어 시스템을 이룬다. 이 기법을 통해 제어된 변위 응답을 비교한 결과 순수하게 능동 제어를 한 경우에 비해 훨씬 작은 크기의 입력으로도 변위를 제어할 수 있었으며 센서의 위치는 최상층에 부착하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권1호
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• pp.1-9
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• 2022

Due to the frequency and magnitude of some loads produced by gusts of turbulent wind, building floors can develop lateral displacements and significant accelerations which can produce strong inertial forces on structural, non-structural elements and occupants. A device that can help to reduce the floor accelerations is the well-known Tuned Mass Damper (TMD); however, nowadays there is no enough information about its capacity in order to dissipate energy of turbulent wind loads. For this reason, in this paper different buildings with and without TMD are modeled and dynamically analyzed under simulated wind loads in order to study the reduction of peak floor accelerations. The results indicate that peak floor accelerations can be reduced up to 40% when TMD are incorporated in the buildings, which demonstrated that the Tuned Mass Damper is an efficient device to reduce the wind effects on tall buildings.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.720-725
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• 2017

본 연구에서는 멀티 해저드를 고려한 빌딩 구조물의 안전성 및 사용성에 대한 평가를 수행하였고 지진 하중 및 풍하중에 대한 안전성과 사용성이 관련된 구조 성능을 개선하기 위하여 TMD 기반 적응형 스마트 구조 제어 시스템을 제안하였다. TMD 기반 적응형 스마트 구조 제어 시스템은 MR 감쇠기를 이용하여 구성하였다. 멀티 해저드 하중을 작성하기 위하여 미국의 대표 강진 지역 및 강풍 지역을 선택 하여 해당 지역의 특성을 고려한 인공 지진 하중 및 인공 풍 하중을 작성 하였다. 작성된 하중을 사용하여 20층 예제 구조물의 안전성 및 사용성을 검토하였다. 대상 예제 구조물의 안전성 및 사용성을 개선하기 위하여 스마트 TMD를 적용 하였고 성능 개선 정도를 평가하였다. 스마트 TMD는 MR 감쇠기를 이용하여 구성하였다. 수치 해석 결과 예제 구조물은 멀티 해저드에 대하여 안전성 및 사용성 측면에서 모두 설계 기준 값을 벗어났다. 스마트 TMD가 안전성과 연관되는 지진 응답과 사용성과 연관되는 풍 응답을 모두 효과적으로 저감시키는 것을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.75-82
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• 2019

In the precedent study, the retractable-roof spatial structure was selected as the analytical model and a tuned mass damper (TMD) was installed to control the dynamic response for the earthquake loads. Also, it is analyzed that the installation location of TMD in the analytical model and the optimal number of installations. A single TMD mass installed in the analytical model was set up 1% of the mass of the whole structure, and the optimum installation location was derived according to the number of change. As a result, it was verified that most effective to install eight TMDs regardless of opening or closing. Thus, in this study, eight TMDs were installed in the retractable-roof spatial structure and the optimum mass ratio was inquired while reducing a single TMD. In addition, the optimum mass distribution ratio was identified by redistributing the TMD masses differently depending on the installation position, using the mass ratio of vibration control being the most effective for seismic load. From the analysis results, as it is possible to confirm the optimum mass distribution ratio according to the optimum mass ratio and installation location of the TMD in the the retractable-roof spatial structure, it can be used as a reference in the TMD design for large space structure.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권5호
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• pp.619-629
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• 2020

Solar towers, which often has a large aspect ratio and low fundamental natural frequency, were extremely prone to large amplitude of wind-induced vibrations, especially Vortex-Induced Vibration (VIV). A tiny Tuned Mass Damper (TMD) with conveniently adjustable eddy current damping was specially designed and manufactured for elastic wind tunnel tests of a solar tower. A series of numerical simulations by using the COMSOL software were conducted to determine three key parameters, including the thickness of the back iron plate and the conductive plate (T_b and T_c), the distance between the magnet and the conductive plate (T_d). Based on the results of numerical simulations, a tiny TMD was manufactured and its structural parameters were experimentally identified. The optimized values of the tiny TMD can be conveniently realized. The tiny TMD was installed at the top of the elastic test model of a 243-meter-high solar tower, and a series of wind tunnel tests were carried out to examine the effectiveness of the TMD in suppressing wind-induced responses of the test model. The results showed that the wind-induced responses could be obviously reduced by the TMD, especially in the cross-wind direction. The cross-wind RMS and peak responses at the critical wind velocity can be reduced by about 86% and 75%, respectively. However, the maximum reduction of the responses at the design wind velocity is about 45%, obviously less than that at the critical wind velocity.

• Smart Structures and Systems
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• 제22권6호
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• pp.727-741
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• 2018

To mitigate vibrations, tuned mass dampers(TMD) are widely used for long span bridges or high-rise buildings. Due to some durability concerns, such as fluid degradation, oil leakage, etc., the alternative solutions, such as the non-contacted eddy current damping (ECD), are proposed for mechanical devices in small scales. In the present study, a new eddy current damping TMD (ECD-TMD) is proposed and developed for large scale civil infrastructure applications. Starting from parametric study on finite element analysis of the ECD-TMD, the new design is enhanced via using the permanent magnets to eliminate the power need and a combination of a copper plate and a steel plate to improve the energy dissipation efficiency. Additional special design includes installation of two permanent magnets at the same side above the copper plate to easily adjust the gap as well as the damping. In a case study, the proposed ECD-TMD is demonstrated in the application of a steel arch bridge to mitigate the wind-induced vibrations of the flexible hangers. After a brief introduction of the configuration and the installation process for the damper, the mitigation effects are measured for the ambient vibration and forced vibration scenarios. The results show that the damping ratios increase to 3% for the weak axis after the installation of the ECD-TMDs and the maximum vibration amplitudes can be reduced by 60%.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.57-68
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• 2007

메가골조시스템은 사용되는 구조재료를 절약하면서도 구조물의 강성을 효과적으로 높일 수 있는 장점 때문에 고층건물의 설계에 많이 사용되고 있다. 이러한 메가골조시스템이 주로 적용되고 있는 초고층건물의 구조설계에서는 횡하중에 대한 거주자의 불안감을 최소화시키는 것이 주요한 관심사중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 메가골조구조물의 사용성을 향상시키기 위한 방법으로 일반적인 수동 TMD의 제어성능을 개선한 준능동 TMD(STMD)를 사용하였다. 이를 위하여 TMD에서 일반적으로 사용되고 있는 수동감쇠기 대신 준능동 MR 감쇠기를 사용하여 STMD를 구성하였다. 메가골조구조물의 일반적인 유한요소해석모델은 매우 많은 수의 자유도로 구성되어 있기 때문에 원형모델을 사용하여 STMD의 제어성능을 검토하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 메가골조구조물의 동적 거동을 정확하게 표현할 수 있는 최소한의 자유도를 가진 응축모델을 행렬응축기법을 이용하여 제안하였다. 또한 일반적인 행렬응축기법의 효율성을 향상시키기 위하여 메가골조구조물의 특성을 활용한 다단계 행렬응축기법을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 응축모델을 사용한 제어의 효율성과 정확성 및 메가골조구조물에 대한 STMD의 제어성능을 예제해석을 통하여 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.181-191
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• 1997

케이블이 가설되기 전까지 외팔보 형태로 지지되는 현수교의 주탑에 불규칙적인 변동 공기력이 작용할 때 발생하는 버페팅은 구조물의 기본 고유진동수와 일치하는 풍속이 존재하고 이에 따른 주탑의 공진에 의해 큰 응답을 유발할 수 있다. 버페팅 하중에 의한 동적 응답을 감소시키기 위해서 제진장치의 일종인 TMD(Tuned Mass Damper)를 부착한 주탑의 거동특성에 관한 연구를 유한요소법에 의하여 시간영역에서 수행하였다. 버페팅 하중을 구하기 위하여 주파수 영역의 속도스펙트럼을 시간영역의 무작위변량으로 변환시켰으며, peak factor를 이용하여 일정기간동안 일어날 수 있는 구조물의 최대 변위의 기대치를 구하였다. 최적의 TMD 부착위치와 제원을 변수별 수치해석을 통하여 결정하였으며, 최적의 제원을 갖는 TMD에 의한 풍속별 진동제어 효과를 검토하였다.