선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 각각의 방향에 대해서 TLCD 및 TMD로 거동 하는 TLMD를 제작하고, 이를 실물 크기 구조물에 설치하여 강제진동실험을 수행함으로써 제안된 TLMD의 제어성능을 검토하였다. 또한, TMD방향에 대해서는 오일댐퍼를추가적으로 설치하여 그 성능을 검토하였다.
- 본 연구에서는 유지관리 및 시공의 편의성 그리고 경제적 이점 등을 고려하여 단일 제어장치로 2방향의 건물응답을 동시에 제어하는 동조액체질량감쇠기(TLMD : tuned liquid mass damper)를 제안함과 동시에 성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구에서 제안한 TLMD는 TLCD의 1방향 제어 성을 보완하기 위해 TLCD 내부의 액체와 이를 담고 있는 수조의 질량을 이용하여 TLCD의 직각 방향으로 TMD로서거동하도록 설계한 것이다.
제안 방법
- 17»z이다. TLCD 액체의 질량은 L04ton이며, 설계의 단순화를 위해 수평부와 수직부 단면이 같도록 설계하였다.
- 01Hz 간격으로 250초이상 가진하였다. 가진과 제어를 통해 나타난 구조물의 응답계측을 위해 그림 7과같이 Modal Testing Tower와 TLMD에 유무선 가속도 센서를 설치하였다. 특히' 유무선 가속도계는 구조물의 약축 방향으로 층마다 1개씩 설치하였다.
- 구조물에 TLMD를 설치하여 응답제어 성능을 검토하기 위해 TLMD의 TMD(X방향) 및 TLCD (Y방향)과 45도 방향에서의 제어성능 결과를 분석하였다. 그림 io과 11은 TLMD를 TMD(0。)로 거동하도록 설치하여 실험을 수행한 Modal Testing Tower의 제어 및 비제어시의 진동수영역의 가속도 응답을 보여준다.
- 그리고 Sine-chirp, white-noise, Sine조화하중을 사용하였다. TLMD의 양방향 독립거동을 보여주기 위해 TMD방향(0°)과 TLCD방향(90°; 그림 8(a)참조) 및 45°방향(그림 8(b)참조)으로 TLMD를 회전시키며 제어실험을 실시 하였다.
- 가진 시스템에서의 가진신호와 계측신호는 모두 전압 신호이며 가진 신호는 HMD의 인버터를 통해 전압신호에 해당하는 축력을 발생시켜 HMD의 질량체에 전달한다. 그리고 계측된 아날로그 신호는 각각의 Amp를 통해 증폭시킨 후, AD 보드를 통해 디지털 신호로 저장하였다. 그림 9는 이와 같은 가진 시스템 실험 개념도를 보여주고 있다.
- 검토하였다. 또한, TMD방향에 대해서는 오일댐퍼를추가적으로 설치하여 그 성능을 검토하였다.
- 이 때, TLCD제어에 참여하는 질량은 액체의 수평부 액체질량이며 TMD제어의 참여 질량은 액체 질량과 TLCD 수조의 질량이다. 또한, 본 연구에서는 단일 제어장치인 TLMD의 양방향 독립거동 특성을 증명하기 위해 층간 높이가 6m이며, 5층 철골구조인 실제 건물에 * TLMD 설치하였으며 TLCD방향과 TMD방향 및 45° 방향으로 회전시키며 연구를 진행하였다.
- 또한 신호 컨디셔너에서 25Hz Butterworth 아날로그 저주파 통과 필터를 사용하였다. 마지막으로 Modal Testing Tower의 1층에 위치한 자체의 전원을 사용하지 않고 외부전원을 연결하여 사용하였다.
- 본 연구에서 제안한 TLMD는 TLCD의 1방향 제어 성을 보완하기 위해 TLCD 내부의 액체와 이를 담고 있는 수조의 질량을 이용하여 TLCD의 직각 방향으로 TMD로서거동하도록 설계한 것이다. 따라서, 한 방향으로는 TLCD에채워진 액체의 운동에너지로 진동을 제어하게 된다.
- 5층에 설치된 LMD는 구조물의 가진과 진동제어를 할 수 있는 장치이며, 4층 바닥에 설치된 HMD는 AC모터를 사용하여 구조물을 가진할 수 있으며 건물의 약축 방향으로 설치되어 있다. 본 연구의 실험에서는 4 층 바닥에 설치되어 있는 HMD로 가진을 하였으며, 5층 바닥에 설치된 LMD를 제거하고, 그 자리에 TLMD를 설치하여 구조물의 진동을 제어하였다.
- 실험에 앞서 실험 대상인 Modal Testing Tower의 가속도 전달함수를 White-noise 및 Sine-chirp실험을 통해 구했다. Sine-chirp 실험은 sine 조화하중을 일정한 간격으로 진동수를 변화시키며 연속하중으로 건물을 가진시켜 건물의 고유 특성을 알아내는 실험이다.
- 진동수대역 이외의 노이즈가 발생하였다. 이를 제거하기 위해 데이터 취득시 가속도 앰프에서 제공하는 30Hz 저주파 통과 필터를 적용하였다. 또한 신호 컨디셔너에서 25Hz Butterworth 아날로그 저주파 통과 필터를 사용하였다.
대상 데이터
- Modal Testing Tower의 슬래브의 크기는 6mx6m이며 높이가 30m로 실물크기의 구조물이다. Modal Testing Tower의 1차모드 참여질량은 85ton이며, TLCD의 전체질량 및 참여질량은 각각 Iton과 0.
- 본 실험에서는 그림 6과 같이 4층 바닥에 설치된 HMD로가 진을 하였다. 이 가진기에는 질량체의 과도한 진동을 피하기 위해 HMD 자체의 안전장치가 설치되어 있다.
- 실험 대상 구조물은 유니슨 천안 소재의 Modal Testing Tower(이상현 등. 2006)로서 실규모 크기의 건물이다. 이 건물은 평상시 바람에 의한 진동이 발생되고 있으나, 그림 1(a)와 같이 벽체가 없어서 풍하중에 대한 영향을 거의 인지하지 못할 정도로 작기 때문에 실험에 적합한 구조물이다.
성능/효과
- (1) TLCD로 거동하는 TLMD가 설치된 구조물의 제어 및 비제어시의 진동수별 응답 이력 결과, 공진시 최상층 최대 가속도의 28%를 감소시켜 제어성능은 0.72로 나타났다.
- (2) TLMD가 TMD로 거동한 경우, 공진시 최상층 최대가속도 제어성능은 각각 0.24(오일댐퍼설치). 0.
- (3) MODAL TESTING TOWER TEST에서 쓰였던 TLMD의 TLCD와 TMD의 참여질량은 각각 0.74%와 1.76%이다. 이러한 참여질량의 차이로 성능지수도 각각 0.
- (4) TMD에 오일댐퍼를 설치하지 않았을 때에는 제어된 응답의 peak가 두 개로 나누어지는 현상이 발생하였다. 그리고 이 진동수 근처에서는 원 구조물의 응답보다 TMD가설치된 구조물의 응답이 더 커지게 되었다.
- (5) TMD에 오일댐퍼를 설치했을 경우에는 TMD가 설치되지 않은 구조물의 가속도응답보다 커지는 경우가 없었다. 그리고 TMD의 제어효과가 큰 진동수 대역에서 고르게 구조물 응답을 감소시키는 것을 확인할 수 있다.
- 그림 2는 Modal Testing Tower의 5층 천장 가속도 전달함수를 보여주고 있으며, 표 2는 이 가속도 전달 함수를 토대로 구한 Modal Testing Tower의 모드별 고유진동수이다. 구조물의 고유 특성을 가장 잘 나타내는 1, 2차 모드의 고유주기는 각각 0.51Hz와 1.75Hz로 해석되었다. 그림 3은 건물의 1, 2차 고유 주기의 모드형상을 보여주고 있다.
- 따라서, TLCD 유효 질량비를 1%로 설계할 경우 TMD의 유효질량비가 2%를 초과하게 된다. 그러므로, 유효질량비의 과다와 Modal Testing Tower의 규모제한으로 TLCD의 참여 질량을 0.75%로 최소화하였다.
- 없었다. 그리고 TMD의 제어효과가 큰 진동수 대역에서 고르게 구조물 응답을 감소시키는 것을 확인할 수 있다.
- 하지만 피크점들간의 가속도 차이가 거의 없어졌으며, 그 진동수 근처에서의 가속도 값도 TMD가 설치된 구조물의 응답보다 커지는 경우가 없었다. 그리고 TMD의 제어효과가 큰 진동수 대역에서 고르게 응답감소를 가져오는 것을 확인할 수 있다.
- 5ton이다. 따라서, TMD방향의 참여질량은 액체 전체질량 Iton과 TLCD의 벽체질량 0.5ton을 더하면 L5ton이* 며 질량비는 1.76%이다. 그리고 TLMD의 TLCD방향과 TMD방향의 진동수를 각각 다르게 설계할 수 있으나 Modal Testing Tower의 가진이 한 방향으로만 되기 때문에, TLMD의 TLCD와 TMD방향의 진동수는 모두 0.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.