[논문]복합구조 댐퍼를 적용한 고 감쇠 폴리머 콘크리트의 진동 특성에 관한 연구

김정진; 최경석; 위준우; 석원균

doi:10.11112/jksmi.2020.24.5.135

복합구조 댐퍼를 적용한 고 감쇠 폴리머 콘크리트의 진동 특성에 관한 연구
Vibrational Properties of High Damping Polymer Concrete with Hybrid Damper 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.24 no.5, 2020년, pp.135 - 142

김정진 (롯데건설 기술연구원) , 최경석 (롯데건설 기술연구원) , 위준우 (롯데건설 기술연구원) , 석원균 (롯데건설 기술연구원)

초록
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구조물을 구성하고 있는 콘크리트의 경우, 진동에 대한 감쇠성능이 작아, 구조물에서 발생하는 다양한 진동 문제를 해결하는데 어려움이 있으므로, 이러한 문제를 해결하기 위해, 최근 폴리머 콘크리트와 복합구조 댐퍼를 혼합하여 댐핑 성능을 크게 증가시킨 고 감쇠 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 한편, 폴리머 콘크리트는 배합 시, 시멘트와 물을 사용하지 않아, 경화시간이 매우 짧고, 물리적 특성 및 동특성 등이 매우 우수하여 진동저감이 요구되는 건축구조물에의 폭넓은 활용이 기대되는 구조재료이며, 복합구조 댐퍼는 파이프 관 내부에 위치한 쇠구슬의 충돌에 따른 운동에너지 소산과 점성유체의 에너지 소산 방식을 통해 진동을 저감하는 구조시스템이라 할 수 있다. 본 연구에서는 폴리머 콘크리트와 복합구조 댐퍼의 물리적, 동적 특성을 일반 콘크리트와 비교하였는데, 물리적 특성의 경우, 폴리머 콘크리트가 탄성계수 및 강도 특성에서 상당히 우수한 결과를 보였으며, 특히 인장강도는 6.5~10배 이상 큰 차이를 보였다. 또한, 동적 특성의 경우도 폴리머 콘크리트는 일반 콘크리트 대비 동적강성은 25%, 감쇠비는 약 3배 정도 증가하였으며, 복합구조 댐퍼는 동적강성은 비슷한 경향을 보였지만 감쇠비는 3.5배 이상 증가하여, 일반 콘크리트보다 진동 감쇠성능이 우수한 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the case of a concrete structure, vibration problems occur under various conditions because of its low damping performance. To solve this problem, a study on the high damping performance of the polymer concrete with hybrid damper has recently been increased. Since water is not used in polymer concrete, the curing time is short. Also, the physical properties and dynamic properties of polymer concrete are quite excellent. So polymer concrete is widely expected to be used for structural materials. The hybrid damper is the structural system that consists of steel balls and viscous fluid inside the pipe which is embedded in polymer concrete. It can reduce the structural vibrations through the energy dissipation mechanism of viscous fluid and steel balls. In this study, the physical and dynamic properties of polymer concrete with hybrid damper were compared with ordinary concrete. As a result, the elasticity coefficient and the strength of the polymer concrete with hybrid damper were so much excellent. In particular, the tensile strength was 6.5 to 10 times higher than ordinary concrete. The frequency response function and damping ratio were also compared. As a result, the dynamic Stiffness of the polymer concrete was 25% greater than that of ordinary concrete. The damping ratio of the polymer concrete was approximately 3 times higher than that of ordinary concrete. Although the dynamic stiffness of the hybrid damper showed similar tendency, the damping ratio was 3.5 times higher than that of ordinary concrete. Therefore, the polymer concrete with hybrid damper was superior to ordinary concrete.

주제어

표/그림 (21)

그림 Fig. 1 Hysteresis curve for viscous damping (Cho et al., 2013)
그림 Fig. 2 Specimem of polymer concrete with hybrid damper
표 Table 1 Mixing design of plain and polymer concrete (kg/m³)
그림 Photo 1 Experiment method
그림 Photo 2 Pipe inserted polymer concrete
그림 Fig. 3 Specimem of concrete with hybrid damper
표 Table 2 Physical properties of cement
표 Table 3 Physical properties of epoxy
표 Table 4 Physical properties of aggregate
그림 Fig. 4 Modulus of elasticity by polymer content
그림 Fig. 5 Compressive strength by polymer content
그림 Fig. 6 Tensile strength by polymer content
그림 Fig. 7 Flexual strength by polymer content
그림 Photo 3 Measurement of dynamic properties
그림 Fig. 8 Vibrational properties of concrete and hybrid damper
그림 Fig. 9 Dynamic properties of Polymer content
그림 Fig. 10 Dynamic properties of concrete and Impact damper
그림 Fig. 11 Dynamic properties of concrete and Viscous damper
그림 Fig. 12 Dynamic properties of concrete and Hybrid damper
그림 Fig. 13 Dynamic properties of concrete and Hybrid damper
그림 Fig. 14 Dynamic properties of concrete and Hybrid damper

참고문헌 (7)

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