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문제 정의
- 따라서 여기서는 20층 철골조 건물을 대상으로풍응답계측을을 실시하여, 감쇠 율과 고유진동수의 진폭 의존성을 검토하였다. Random Decrement(이하 RD)법에 의한 진동특성을 하프파워법에 의한 진동 특성과 비교하여 두 방법 사이의 상관관계를 분석하였다.
제안 방법
- 검토하였다. Random Decrement(이하 RD)법에 의한 진동특성을 하프파워법에 의한 진동 특성과 비교하여 두 방법 사이의 상관관계를 분석하였다. 또한 일본, 캐나다기준에 의한 강풍 시의 사용성 평가를 통하여 두가지 방법의 적용성을 검토하였다.
- <그림 10>의 n은 파형의 사이클수를 의미한다. 가속도 진폭을읽는 방법은 계측데이터의 영점이 완벽하지 않은 구간이 있으므로 양진폭을 사용하였다.
- 다. 계측파형 이 명 료한 Y방향만을 분석하였다. 진폭이 제일 작은 R1 에서 고유진동수는 0.
- 15Hz 이상에서는 ISO 6897이 캐나다 기준보다 엄격한 평가곡선을 제시하고 있다. 그러기 위해서는 사용성 검토 시 국외기준에 대한 개괄적인 이해가 필요하며, 이를 위해서 일본의「건축물의 진동에 관한 거주성능지침 기준」8)과 캐나다기준(NBCC)5) 을 중심으로 국외기준을 비교하였다.
- 5Hz로 계측되었다. 디지털 신호는 PC의 하드디스크로 저장하였으며 약 6개월간 계측하였다. 계측시스템은<그림 5>에서 보는바와 같고, <표 2>에는 계측기기의 기본사양을 나타내었다叨.
- Random Decrement(이하 RD)법에 의한 진동특성을 하프파워법에 의한 진동 특성과 비교하여 두 방법 사이의 상관관계를 분석하였다. 또한 일본, 캐나다기준에 의한 강풍 시의 사용성 평가를 통하여 두가지 방법의 적용성을 검토하였다.
- 본 연구에서는의 조합 (2) 를 사용하여 얻은 자유진동파형에서과 같은 방법으로 감쇠율을 산정하였다.
- 001 m/?~0.018m/? 사이를 10개의 구간으로 나누어서 적용하였다.
- 하프 파워 법은 주파수영역에서 동적특성을 구하지만, RD 법은 시간 영역에서 동적특성을 구하는 면에서 차이가 있다. 우선 하프파워 법에 의하여 고유진동수와 감쇠율을 산정한 후에 RD법에 의한 값과도 비교하였다.
- 주거나 사무환경으로서의 성능을 유지하는 관점에서, 강풍에 의하여 건축물에 생기는 수평 진동을 평가한다. 강풍으로 인한 진동이 문제가 되는 고층건축 물의 고유진동수를 중심으로 그 범위는 0.
- 진폭의존성을 검토하기 위하여와 같이 10 개의 진폭영역으로 R1 에서 R10까지 설정하였다.
- 평균과 파워스펙트럼을 사용한 이유는 1회 파워스펙트럼으로 파워스펙트럼의 근사식을 구하면 계측점과 근사곡선의 상관이 낮기 때문이다. 평균파워스펙트럼을 구하여 파워스펙트럼의 평활화를 도모한 후, 파워스펙트럼 근사곡선의 상관계수가 0.90 이상의 함수에 서식(3)의 하프파워법을 이용하여 감쇠율을 구하였다.
- 하프파워법으로는 진폭의 변화에 대하여 감쇠율과 고유진동수의 변화를 알 수 없으나 RD법 에 의하여 감쇠율과 고유진동수의 진폭의존성을 검토하였다. 또한 하프파워법으로 정확한 값을 얻기 위해서는 데이터의 양이 많을수록 적절하게 수렴하게 된다.
대상 데이터
- 단변과 장변방향으로 가속도를 계측하기 위하여 2개의 가속도계 (Model ASQ-lBL)i"3)를 가급적 평면 중앙에 가까이 위치한 18층의 객실에 설치하였다. 서보가속도계의 가속도의 크기와 주파수의 유효 측정범위는 각각 0~1000cm/s2과 0~500Hz이다.
- X방향과 Y방향의 각각 10개의 구간 총 20개 구간을 이용하였다. 감쇠율 해석방법은 대수감소법을 사용하였고, 사용 cycle은<그림 ll(a)>와 같이 4 주기를 사용하였다.
- 계측대상 구조물은 20층의 철골 구조물이고 코어는 콘크리트조 전단벽으로 설계되었으며 1988년에 준공되었다. 한변의 길이는 33m로서 높이 대 평면길이의 비는 2.
- 0Hz까지로 한다. 대상이 되는 건물의 용도는 기본적으로 주거용도와 사무소 2종류이다.
데이터처리
- 계측 결과에서 풍속과 건물의 응답관계를 유추할 수 있도록 평균풍속이 10m/s 이상이 되는 데이터를 해석범위로 하였다.
이론/모형
- 고유진동수와 감쇠율을 산정하기 위하여 시계열 파형에서 파워스펙트럼을 사용하였다. 평균과 파워스펙트럼을 사용한 이유는 1회 파워스펙트럼으로 파워스펙트럼의 근사식을 구하면 계측점과 근사곡선의 상관이 낮기 때문이다.
- 사용성 평가용으로 정확한 감쇠율의 평가를 위하여 하프파워법과 RD법을 사용하였다. 하프 파워 법은 주파수영역에서 동적특성을 구하지만, RD 법은 시간 영역에서 동적특성을 구하는 면에서 차이가 있다.
성능/효과
- (1) 하프파워법에 의한 건물의 고유진동수는 X 방향(풍방향, Accl) 과 Y방향(풍직각방향 Acc2) 각각 0.485Hz와 0.485Hz이다. 이 값은 진폭이 제일 큰 경우의 RD법에 의한 고유진동수값인 0.
- (2) RD법에 의하여 산정된 감쇠율은 가속도진폭이 증가함에 따라 같이 증가하는 진폭 의존성을 명료하게 나타냈다. 비교적 작은 진폭영역인 R2에서 감쇠 율이 2.
- (3) 기록된 풍응답을 기준으로 할 때, 일본기준과 캐다나기준(NBCC) 모두를 만족하여 사용성을 만족하였지만 일본기준이 캐나다 기준보다 엄격한 것을 확인하였다.
- 진폭의 증가에 따라 약 9%의 감쇠율 증가율을 확인하였다. 그러나 고유진동수는 진폭의 증가에 따라 0.502Hz에서 0.484Hz로 3.6% 감소하는 것을 확인하였다.
- 이와 같이 1차모드 만의 파형이 명료하게 얻어진 것은 X방향에서는 R5,R7, R8의 세 경우이고, Y방향은 R2에서 R10까지 아흡 경우이다.<그림 12>는 각 진폭에서의 감쇠율로서 R2에서 2.93%의 감쇠율이 가속도진폭이 증가함에 따라 최대 3.19%로서 9% 증가하는 진폭 의존성을 명확히 확인할 수 있었다.珂
- 19%로 증가하였다. 진폭의 증가에 따라 약 9%의 감쇠율 증가율을 확인하였다. 그러나 고유진동수는 진폭의 증가에 따라 0.
- 계측파형 이 명 료한 Y방향만을 분석하였다. 진폭이 제일 작은 R1 에서 고유진동수는 0.502Hz, 진폭이 제일 큰 R10에서 0.484Hz로서 진폭이 증가함에 따라 고유진동수는 약 3.6% 감소하는 것을 확인하였다. 또한 R10에서의 고유진동수 0.
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