[논문]CTMD의 질량비에 따른 단순보의 휨거동 제어효과

허광희; 서상구; 김충길; 전승곤; 김민기

doi:10.11112/jksmi.2021.25.6.12

CTMD의 질량비에 따른 단순보의 휨거동 제어효과
Control of Bending Behavior of Simple Beams Using CTMD 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.25 no.6, 2021년, pp.12 - 18

허광희 (건양대학교, 해외건설플랜트학과) , 서상구 (충남도립대학교, 건설정보학과) , 김충길 (건양대학교, 해외건설플랜트학과) , 전승곤 (충남도립대학교, 건설정보학과) , 김민기 (건양대학교, 재난안전공학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 강제진동으로 인해 교량에 발생되는 휨 변위를 효과적으로 완화하는 것이 목적이다. 단순보의 휨거동 제어를 위하여 스프링과 mass의 관계를 결합한 CTMD(Combine Tuned Mass Damper)를 개발하였다. 개발한 CTMD는 교량의 특성에 따라 질량비의 조절이 가능하도록 CTMD 내부의 Mass를 가감할 수 있는 Mass slot과 Mass block을 설계 제작하였다. CTMD에 적용된 Spring의 최대하중은 33.15N으로 고정하였다. 개발된 CTMD의 성능을 평가하기 위하여 길이 10m, 폭 0.6m, 높이 0.74m인 단순보를 제작하였다. 단순보의 지점조건은 한단 힌지, 한단 롤러로 구성하였다. 실험 방법은 단순보의 중앙에 CTMD를 설치하고 Mass를 조절하여 질량비에 변화를 주어 실험하였다. 이때 질량비에 따른 휨 거동 제어효과는 단순보의 중앙에 설치한 LVDT를 이용하여 측정하였다. 가진 조건은 단순보의 최대 휨 거동을 유발시키기 위하여 단순보의 힌지단에서 1.25m 떨어진 곳에 관성형가진기를 설치하여 3Hz로 흔들었다. 실험 결과 최적의 질량비가 2.1일 때 휨 거동 변위의 감쇠율이 약 71.2%로 최상의 제어효과를 나타내는 것으로 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to effectively mitigate the bending displacement that occurs in the bridge due to forced vibration. We developed CTMD (Combine Tuned Mass Damper) that combines the relationship between spring and mass to control the bending behavior of simple beams. The experiment was conducted to confirm the control effect according to the change in the mass ratio of the developed CTMD. The developed CTMD is designed and manufactured so that the mass ratio can be adjusted according to the characteristics of the bridge. The maximum load of the spring applied to CTMD was fixed at 33.15 N. In order to evaluate the performance of the developed CTMD, a simple beam composed of hinges and rollers as boundary conditions was fabricated. In the experimental method, a CTMD was installed in the center of a simple beam and the deflection displacement according to the mass ratio was measured. The shaking condition was shaken at 3 Hz to induce the maximum bending behavior of the simple beam. As a result of the experiment, it was confirmed that when the optimal mass ratio was 2.1, the damping rate of the bending behavior displacement was about 71.2 %, indicating the best control effect.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1 Measurement of the model bridge
그림 Fig. 2 Acceleration sensors of the attachment position
그림 Fig. 3 FE Modeling results and modal test results
표 Table 1 Specification of model bridge
표 Table 2 Equipment configuration of modal test
그림 Fig. 4 Structural Model with CTMD
표 Table 3 Error rates of the modeling and modal test
그림 Fig. 5 Product and Drawing for CTMD
그림 Fig. 6 Equipment configuration for control performance evaluation with CTMD
표 Table 4 Control performance evaluation cases for CTMD
그림 Fig. 7 Results of the experiment for bending displacement control performance according to mass ratio of CTMD
그림 Fig. 8 Change in damping rate by cases of control performance evaluation with CTMD
표 Table 5 Result of control performance evaluation experiment with CTMD
표 Table 6 Examples for mass ratio and Damping rate of control performance evaluation experiment with CTMD

참고문헌 (17)

Housner, G. W., Bergman, L. A., Caughey, T. K., Chassiakos, A. G., Claus, R. O., Masri, S. F., Skelton, R. E., Soong, T. T., Spencer, B. H., and Yao, T. P. (1997), Structural control : Past, Present, and Future, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, 123(9), 897-971

상세보기
Lim Q., Fan, J., Nie, J., Li, Q. and Chen, Y. (2010), Crowd-induced random vibration of footbridge and vibration control using multiple tuned mass dampers, Journal of Sound and Vibration, 329(19), 4068-4092.

상세보기
Banerji, P., Samanta, A. (2011), Earthquake vibration control of structures using hybrid mass liquid damper, Engineering Structures, 33(4), 1291-1301.

상세보기
Kwon, Y. R., Choi, K. K. (2003), Study on the Vibration Control of Footbridge by Using Tuned Mass Damper(TMD), Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, 7(6), 9-15.

원문보기 상세보기
Robert, J., McNamara. (1977) Tuned Mass Dampers for Buildings, Journal of Structural Division, ASCE., 103(9), 1785-1798.

상세보기
Kang, J. W., Kim, G. C., Kim, H. S. (2010), Seismic Control of Arch Structures using Semi-active TMD, Journal of the Korean Association for Spatial Structures, 10(1), 103-110.
Kwon, H. C., Kim, M. C., Lee, J. H., Lee, I. W. (1996), Vibration Control of Bridges under Moving Loads, 16(1-3), 271-281.
Debnath, N., Deb, S. K., Dutta, A. (2016), Multi-modal vibration control of truss bridges with tuned mass dampers under general loading, Journal of Vibration and Control, 22(20), 4121-4140.

상세보기
Min, K. W., Lee, Y. U. (1995), Free Vibration of Torsionally-coupled Buildings with Tuned Mass Dampers, Journal of the Architectural Instutute of Korea, 11(12), 245-251.
Den Hartog, J. P. (1956), Mechanical Vibrations, McGraw-Hill, New York.
Kim, H. J., Choi, S. Y., Jo, S. W., Hwang, J. S., Yu, E. J. (2011), Wind Response Monitoring of a Building with TMD, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure&Construction, 27(12), 83-90.
Park, K. S., Koh, H. M., Park, W. S., Ok, S. Y. (2002), Optimal Design of Multiple Tuned Mass Damper Considering Model Uncertainly of Structural System, Journal of Korean Society of Civil Engineers, 22(3A), 533-543.
Abe. .M., Fujino, Y. (1994), Dynamic characterization of multiple tuned mass dampers and some design formulas, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 23(8), 813-835.

상세보기
Kareem, A., andvKline, S. (1995), Performance of Multiple Mass Dampers under Random Loading", Journal of Structural Engineering, 121(2), 349-361.
Hayashikawa, T., Watanabe, N. (1981), Dynamic Behavior of Continuous Beams with Moving Loads, Journal of Engineering Mechanics Division, 107(1), 229-246.

상세보기
Gu, M., Chen, S. R. (2001), Chang CC. Parametric study on multiple tuend mass dampers for buffeting control of Yangpu Bridge, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 89(11-12), 987-1000.

상세보기
Nishitani, A., Inoue, Y. (2001), Overview of application of active/semiactive control to building structures in japan, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 30(11), 1565-1574.

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증